研究揭示海洋最深鱼类嗅觉的适应性进化


       马里亚纳狮子鱼在诱饵处摄食甲壳类中科院水生生物所供图

  近日,中科院水生生物所何舜平、姜海峰等人在GENES杂志上发表论文,他们通过比较基因组学,首次揭示海洋最深鱼类马里亚纳狮子鱼在占据深渊环境中,嗅觉发生了简单但专一的适应性演化历程,为进一步了解深渊生物的生态适应性提供了科学积累。

  研究表明,动物嗅觉基因家族的进化与其生存环境下的生态需求密切相关。马里亚纳狮子鱼在深渊中属于捕食者,位于食物链顶端,但在物种丰度和数量贫乏的深渊环境中,只能专一地以少数几种甲壳类生物为食。因此其对嗅觉功能的依赖性可能会由于单一食性而减弱;另外,由于生活在黑暗无光的环境,其嗅觉也存在为补偿视觉退化而增强的可能。

  为了探讨上述科学问题,中科院水生生物所研究员何舜平团队查找并注释了9种鱼类的嗅觉受体(OR)和痕量胺受体(TAAR)基因家族,通过重点对比马里亚纳狮子鱼与浅海近缘物种细纹狮子鱼之间的差异,发现马里亚纳狮子鱼的OR基因家族发生了大量的丢失,并伴随着很高比例的假基因化。而TAAR基因家族基因的数目基本不变。

  同细纹狮子鱼相比,马里亚纳狮子鱼OR基因家族的亚家族中,OR基因数目明显减少;TAAR基因家族的亚家族数目发生减少,但亚家族中的TAAR数量增加。

  进一步的演化选择压力分析显示,OR基因家族在马里亚纳狮子鱼中发生了松弛选择,其功能依赖性降低。而TAAR基因家族则受到正向选择作用,这表明TAAR基因在马里亚纳狮子鱼适应深渊环境中仍具重要作用,符合其能迅速感知动物腐败后释放的胺的现象。

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