葉鰭魚：脊椎動物生活的進化與適應

2021年1月18日，Axel Meyer等人在網上發表了題為《Giant of land by》的研究論文。 該研究確定了染色體質量最大的動物基因組，即澳大利亞澳洲肺魚和新角鯊。 其巨大的體型（大約是人類基因組大小的14倍）主要是由于大的基因間區域和重復含量高（大約90%）的內含子，而且其組成比射線鰭魚類更接近四足動物（主要是一個LINE元素）。

與巨大的基因組相比，肺魚基因組通過不同的機制繼續獨立擴展（其TE仍然活躍）。 系統生物學分析確定肺魚是四足動物的近親，在進化中占據著關鍵地位，凸顯了它們對于理解與陸地化相關的創新的重要性。 對陸地生活的適應包括在葉中獲得像肢體一樣的發育基因表達澳大利亞肺魚，例如 和sall1。 與呼吸相關的基因（例如肺表面活性物質）的進化和復制速度加快，以及檢測空氣中氣味的氣味受體基因家族的擴展也促成了它們的四足動物樣生物學。 這些發現增進了我們對脊椎動物進化這一重大轉變的理解。

肺魚（）是生活在陸地上的脊椎動物，具有與我們類似的通過肺部呼吸空氣的能力。 肺魚自 19 世紀被發現以來就引起了科學界的興趣，最初被認為是兩棲動物。 我們現在知道它們與四足動物的關系比與鰩魚的關系更密切。 在僅有的六種現存肺魚中，四種生活在非洲，一種生活在南美洲，一種生活在澳大利亞。

肺魚出現在大約 4 億年前的泥盆紀時期的化石記錄中。 有些人認為肺魚是“活化石”，因為它們的形態很少發生變化。 澳大利亞尖吻鱸 ( ) 是最典型的現生肺魚，因其體形、鱗片巨大、鰭呈槳狀等古老特征。 南美和非洲肺魚隨后失去了鱗片，其鰭形態減少為絲狀，盡管表現出陸地運輸典型的交替步態。

系統發育圖（圖片來自）

腔棘魚和四足肺魚都是葉鰭“魚”家族的成員，但由于分隔這三個古老譜系的分支較短，因此仍然很難解決它們的關系。 強大的 DNA 測序和計算方法的發展現在允許使用具有更強正交推理的全基因組數據集來解決這個長期存在的進化問題。 最近使用大量轉錄組數據進行的分析傾向于支持肺魚是四足動物最近親的假設。

因此，肺魚對于伴隨脊椎動物生命從水到陸地的轉變的進化和適應至關重要。 這一重大進化事件需要大量的進化創新，包括呼吸、四肢、姿勢、防干燥、氮排泄、繁殖和嗅覺。 眾所周知，肺魚擁有最大的動物基因組，但導致和維持其基因組大小的機制仍知之甚少。 因此，澳洲肺魚可能為四足動物創新的進化以及巨基因組的進化和結構提供見解。

該研究確定了染色體質量最大的動物基因組——澳大利亞肺魚——新角鯊。 其巨大的體型（大約是人類基因組大小的14倍）主要是由于大的基因間區域和重復含量高（大約90%）的內含子，而且其組成比射線鰭魚類更接近四足動物（主要是一個LINE元素）。

與巨大的基因組相比，肺魚基因組通過不同的機制繼續獨立擴展（其TE仍然活躍）。 系統生物學分析確定肺魚是四足動物的近親，在進化中占據著關鍵地位，凸顯了它們對于理解與陸地化相關的創新的重要性。 對陸地生活的適應包括在葉中獲得像肢體一樣的發育基因表達，例如 和sall1。 與呼吸相關的基因（例如肺表面活性物質）的進化和復制速度加快，以及檢測空氣中氣味的氣味受體基因家族的擴展也促成了它們的四足動物樣生物學。 這些發現增進了我們對脊椎動物進化這一重大轉變的理解。

結尾

參考：

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Tags：基因 動物 進化 陸地 親近