Nature封面長論文首次完成海馬全基因組數據分析

海馬屬于脊索動物門、海龍科和海馬屬。 它們是體形特殊的魚類，廣泛分布于世界海洋中。 它們被視為海洋生態系統中重要的環境指示物種。 它們也被稱為海洋“人參”，加上海馬獨特的雄性育兒和特定的交配行為，一直引起科學界的高度關注。 林強研究團隊通過全基因組數據分析了解到，海馬是獲得全基因組的魚類中進化速度最快的物種（圖1，Nature封面評測：疾馳中的進化）。 他們發現與海馬和環境適應相關的基因是經過長期進化的。 在演化過程中出現了明顯的收縮。 例如，嗅覺受體基因（OR）的數量只有26個，而其他魚類則多達60-169個； 分泌型鈣結合磷蛋白（SCPP）主要參與骨骼、牙釉質和牙本質等的形成，這一類基因在海馬體中嚴重缺失，僅保留了2個基因。 同時，研究對海馬的非編碼調控元件（CNE）進行了整體分析，發現海馬的CNE比其他已知魚類缺乏更為嚴重。 轉基因研究進一步證實，體型Hox基因CNE的缺失對體型有影響。 海馬大小確實起到調節作用。

海龍是已知的唯一表現出“雄性養育”行為的動物物種。 研究人員發現，與海馬育兒袋相關的新基因pasn基因被擴增并表現出特異性高表達； 雖然劍尾魚（鴨嘴魚）的c6ast基因家族中存在與pasn基因相似的結構和相同的組合方法，但海馬的pasn基因具有“獨立進化”模型； Pastn基因復制的基因選擇機制在育兒袋的產生和雄性懷孕過程中顯示出新的功能特征（圖2），這為了解海馬雄性育兒之謎提供了見解。 重大突破。

海馬腹鰭退化機制的研究也是本文的亮點之一。 通過比較海馬和其他魚類的全基因組，研究人員發現海馬缺乏tbx4基因。 基于CRISPR/Cas9tbx4-/-驗證，他們發現斑馬魚的腹鰭在敲除后完全喪失，但并沒有引起其他身體相關特征的變化。 這表明tbx4基因的缺失確實是海馬腹鰭缺失的關鍵原因。 該研究結果將為闡明魚類進化過程中腹鰭丟失的分子機制提供重要線索（圖3），對于加深人類對海馬生物學特性和海洋魚類進化現狀的認識具有重要意義。

林強及其合作研究團隊在全球率先完成了海馬的全基因組研究，揭示了海馬是一個快速進化的物種。 他們還從基因層面探索了育兒袋形成和懷孕的過程，并解開了雄性海馬育兒之謎。 ; 同時，團隊瞄準國際海洋魚類進化研究高地，首次闡明海馬特有體型的進化機制，為人類重新認識海馬的進化現狀和進化開辟了新視角。海洋魚類的環境適應性強，對促進海洋生物發揮著至關重要的作用。 學科發展具有重要意義。

自然封面紙（海馬：馳騁的進化）

圖1：海馬的具體體型及其進化速度

圖2：海馬c6ast基因家族pasn基因的復制和排列模式

圖3：CRISPR/Cas9tbx4-/-斑馬魚敲除實驗揭示tbx4基因缺失導致海馬腹鰭缺失

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