文種金魚 “國粹”金魚進化起源和馴化的前世今生

有無背鰭是區分中國金魚和蛋金魚的重要特征。張吉森供圖

與其他魚類相比，金魚造型獨特，色彩絢麗。 金魚的水泡眼睛、頭上的肉瘤等怪異特征就是它的價值所在，吸引著古往今來的人們。 是什么創造了這些獨特的特征？ 金魚從哪里來？

近期，我國科研人員在“國粹”金魚進化起源和馴化歷史研究方面取得重要進展。 他們從基因組學的角度，揭示了金魚起源、進化和馴化的前世今生，并成功“定位”了控制金魚獨特性狀的因素。 關鍵基因。

相關研究成果發表在美國國家科學院院刊上，具有重大的工業價值和科學意義。

利用基因組“圖譜”尋找“祖先”

金魚由鯽魚進化而來，已是學術界的共識。 我國金魚研究先驅、中科院院士陳震在1954年給出了理由：任何種類的金魚都可以與野生鯽魚雜交，雜交后的后代將具有正常的繁殖能力； 而草金魚和鯽魚的差異很小，胚胎和幼年階段的單尾金魚和鯽魚在物理上是完全相同的。 日本生物學家利用金魚和鯽魚的血清進行沉淀反應試驗，證實金魚和鯽魚是同一物種。

“這次，我們在基因組規模上證明了金魚是由野生鯽魚進化而來，更加‘有說服力’。” 論文共同通訊作者、福建農林大學海峽聯合研究院教授張吉森在接受《中國科學報》采訪時表示。

他們利用PacBio單分子測序、染色質三維??構象捕獲（Hi-C）和光學圖譜BioNano基因組研究技術構建了高質量的基因組圖譜，基因組完整性達到94.7%。

此外，他們對16個野生鯽魚個體和185個代表性金魚品種進行了重新測序，發現金魚與鯽魚的親緣關系非常密切，進一步證實了金魚起源于鯽魚的觀點。

追溯到鯽魚還沒有結束。 展望未來，金魚真正的“祖先”是什么？

已知金魚有100條染色體和2組亞基因組。 它屬于鯉科亞科，其進化路徑也非常獨特。

根據前期研究結果，研究小組將目標瞄準了Barbelinae亞科。 他們對二倍體亞科的六種代表性二倍體物種，即條紋觸須、大鱗觸須、長腰觸須、黑鰭觸須、雪莉觸須和裂峽觸須進行了重新測序，并與金魚的基因組進行了比較。 在比較過程中，我們有了重要的發現。

“金魚的‘祖先’之一很可能是一千萬多年前染色體數為50的觸須魚，它們與其他多倍體魚類雜交，進化出了后來的金魚。‘祖先’的另一半如果還沒有找到蹤跡，我們猜測，在進化過程中，或許有一半的‘祖先’已經滅絕了。” 論文共同通訊作者、福建師范大學生命科學學院教授陳友強在接受中國科學報采訪時表示。

論文共同第一作者、閩江大學唐偉奇博士表示，此次構建的金魚基因組做出了巨大的學術貢獻。 它不僅為異源多倍體脊椎動物的基因組進化提供了新的見解，而且可以促進整個金魚產業的發展。 發展。 “當沒有基因組的時候，大家都在黑暗中行走。現在有了基因組的‘圖譜’，很多研究工作就可以陸續開展了。” 他告訴中國科學報。

國內馴化有助于遺傳育種

歷史上，人類馴養了大量的動物，有的是為了食物，有的是為了陪伴，而金魚則是作為人們觀賞的“裝飾品”。

“金魚是人類改造自然界的典型物種，越是‘怪異’，就越是‘受歡迎’。比如沒有背鰭、頭上長肉瘤、眼睛有水泡、三條尾巴、四尾等等，這些都是人工‘干預’，所以這個過程就叫馴化。人工選擇讓金魚在人類馴化的過程中積累了大量不同的‘變異’。” 張吉森說道。

“古人在自然界中發現了紅鯽魚，紅色在中國代表著吉祥，所以深受人們的喜愛。很多寺廟也開始飼養這種紅魚，民間喜好與宗教結合起來。后來，在反復養殖的過程中，經過馴化，金魚出現，養殖開始在宮廷和貴族中流行，金魚逐漸融入文化。” 唐偉奇介紹。

中國史料中關于金魚的記載很多，最早始于晉代。 后來，唐宋、明中后期、清代出現了大量與金魚有關的文獻、繪畫、陶瓷、詩歌等。 紅色基因是最早金魚被馴化或半馴化的標志。

隨著文化和交流的發展，金魚于1502年傳入日本，17世紀傳入歐洲，再到美國，進而傳播到世界各地。 經過中國、日本和歐洲幾代人的馴化，目前全世界有超過250種金魚。

“在這個過程中，金魚的進化有著清晰的路線圖，經歷了野生鯽魚到草金魚，再發展成文化金魚，再到產生蛋金魚的馴化歷史。” 張吉森說，其中，有無背鰭是區分文種金魚和卵種金魚的重要特征。

研究人員利用文化和雞蛋品種的雜交后代中F1背鰭性狀的分離比，表明背鰭性狀受多個遺傳位點控制，并具有母系遺傳效應。 研究進一步發現了378個與背鰭表型相關的基因。 這些基因的發現為分子定向育種奠定了堅實的基礎。

大多數魚如果沒有背鰭就會失去平衡，但金魚不會受到影響。 事實上，許多不適用于其他魚類的“突變”表型在金魚中得到了突出體現。

生物進化改變是為了更好地偽裝自己在自然界中生存，而金魚則恰恰相反。 “它的‘變異’大多不利于生存。比如，它鮮艷的體色讓它更容易受到其他生物的攻擊；而它胖乎乎的身體讓它很難快速游動，這讓它看起來很傻，但不利于逃離大自然。” 張吉森說道。

正是因為金魚有如此多的“變異”特征，品種如此之多，金魚不僅成為人們欣賞的“瑰寶”，也成為科學界的“燙手山芋”。 很多科學家都用金魚作為研究遺傳進化的模型，可以發現很多遺傳規律。

“持續的定向選擇已經固定了這些流行的突變性狀。我們利用基因組學來找到這些基因位點，從而形成一個巨大的突變基因數據庫。” 張吉森表示，希望未來，我們能夠將決定這些表型特征的基因應用到金魚遺傳育種中，推動行業更好的發展。

表型性狀的重大“爆發點”

在金魚豐富的變異性狀中，有一個特別有趣的“爆點”，即金魚的透明鱗片性狀，這是中國遺傳學研究史上著名的孟德爾性狀。

早在1928年，陳震就在文章中提到，金魚的透明鱗片與某種色素相關基因有關。 但這個基因是什么以及它在哪里的答案一直沒有找到。

時隔92年，研究團隊首次在金魚基因組中定位到這個色素相關基因。 “普通魚的鱗片會反射光線，但金魚的鱗片是透明的，可以看到魚的內臟。這種特性與真皮中色素細胞的‘消失’有關。” 唐偉琪說道。

色素細胞在人類黑色素瘤的發展中發揮著重要作用。 在陳友強看來，研究金魚色素相關基因可以為人類黑色素瘤相關疾病的研究提供一些重要線索，具有重要的科學意義。

在團隊成員看來，他們的研究工作還不夠“完美”。

“目前只有初步結果，還有很多科學問題需要解決。接下來，我們可以對這些‘突變’性狀的基因——比如頭部腫瘤是如何出現的，進行功能研究，從而找出答案內部遺傳因素。” 陳友強認為，金魚的很多表型實際上是“異常”、“畸形”。 對于金魚來說，這些是“閃光點”，但這些表型缺陷如果落在人類身上就是一件壞事。 如果能找到原因，可為人類生物醫學中類似的突變現象提供線索。

“我們可以采取更多的金魚材料進行研究，如果我們對每一個特性進行一一探索，一定會解開許多新的秘密。”唐偉奇說。

“世界金魚看中國”。 近年來，我國金魚養殖業發展迅速，其中福州尤為典型。 陳友強表示，未來，分子育種技術有望提高育種質量，縮短育種周期，大力推動我國金魚產業的“騰飛”。 （來源：中國科學報張慶丹）

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