中新网北京2月5日电 (记者 孙自法)脊椎动物从水生到陆生是脊椎动物演化史上的一次腾跃，也是脊椎动物演化中最重要的科学问题之一，这个改变进程研讨一直以来备受学界重视。
我国科学家领导最新协作完结的两篇提醒脊椎动物水生到陆生演化进程中的遗传立异根底研讨论文，北京时间2月5日清晨在世界闻名学术期刊《细胞》(Cell)在线宣布。
这两篇“姊妹”论文由西北工业大学和我国科学院水生生物研讨所、昆明动物研讨所、古脊椎动物与古人类研讨所等中外多家组织协作完结，别离解析了现生肉鳍鱼类中与四足动物亲缘联系最近的非洲肺鱼，以及原始辐鳍鱼类塞内加尔多鳍鱼、匙吻鲟、弓鳍鱼和鳄雀鳝共5个物种的基因组，经过穿插整合基因组学、进化生物学、鱼类学、古生物学、核算生物学和分子生物学等学科，别离从不同视点提醒出脊椎动物水生到陆生的改变之谜。
非洲肺鱼基因组为了解脊椎动物水生陆生改变供给了重要桥梁。(供图：王堃、王文)
据介绍，脊椎动物登陆事情发生于有颌类中的硬骨鱼类。现生硬骨鱼类包括肉鳍鱼类和辐鳍鱼类。这两个类群中物种数量最为茂盛的是肉鳍鱼类中的四足动物(成功登陆的脊椎动物类群)以及辐鳍鱼类中的真骨鱼类。相对于这两个最为茂盛的类群，硬骨鱼类演化树基部各支系的现生代表，如拉蒂迈鱼、肺鱼、多鳍鱼、弓鳍鱼、雀鳝、鲟等的物种数稀疏，但却隐藏着先人演化所留传的痕迹，有“活化石”“古代鱼”之称。
在第一篇论文中，中科院昆明动物所王文研讨员及协作者对非洲肺鱼基因组进行解析和研讨，非洲肺鱼具有一切生物中迄今得到解析的最巨大基因组，包括高达400多亿对碱基(40Gb)，是人类基因组(3Gb)的10多倍。
该研讨标明，脊椎动物从水生到陆生的演化阅历了三步重要的遗传立异进程：
首要，空气呼吸才能和空气嗅觉的分子根底在肉鳍鱼类和辐鳍鱼类的一起先人中现已呈现，而辐鳍鱼类中的真骨鱼类则丢掉了这一特性，归于更为特化的类群；
随后，肉鳍鱼类的先人中呈现更多呼吸相关基因和功用元件，使得它们的空气呼吸才能进一步加强；
终究，四足动物演化出了更多基因和功用元件，然后具有了齐备的空气呼吸才能，成功摆脱水的枷锁。一起，与四肢运动相关的功用也呈现渐进式立异的特色，四足动物的肱骨与原始辐鳍鱼类的后基鳍骨为同源器官，桡骨则可能从肺鱼和四足动物先人开端来源，五指/趾则从四足动物开端来源。此外，该研讨还发现大脑、心脏等多个器官在登陆进程中的遗传变异根底。
在另一篇论文中，中科院昆明动物所张国捷研讨员及协作者环绕原始辐鳍鱼类5个代表物种的基因组，分析研讨四足动物对陆地日子的功用在鱼类中的演化根底。陆生脊椎动物来源进程中伴随着的两个严重习惯性功用形状演化事情，即习惯水中运动的鱼鳍演化为习惯陆地运动的四肢，及用鳃在水中呼吸演化为用肺呼吸空气。
研讨发现，调控四肢运动灵活性的基因功用元件可能在硬骨鱼类一起先人即已呈现，这些元件在真骨鱼类中却特化丢掉了，但在现生原始辐鳍鱼类和肉鳍鱼类中保留下来。这些元件为四足动物的四肢演化供给了重要遗传立异根底。而肺的功用形状和遗传根底的来源也相同能够追溯到一切硬骨鱼类的一起先人，这一时期的‘原肺’在多鳍鱼和肉鳍鱼类中持续演化成更为老练的肺，而在大部分现代硬骨鱼类中特化为鱼鳔。
此外，陆生脊椎动物的呈现还伴随着心肺体系从单循环到双循环的协同演化进程。在双循环体系演化中起到重要调理功用的基因元件也能在多鳍鱼乃至软骨鱼类中找到，阐明一些十分陈旧的基因调控网络为脊椎动物水生到陆生的演化供给了重要的遗传和功用立异根底。
中科院古脊椎动物与古人类研讨所朱敏研讨员、朱幼安副研讨员作为古生物学布景的协作者参加了这两篇论文相关研讨工作。原始辐鳍鱼类基因组论文一起通讯作者朱敏表明，最新宣布的研讨成果，对了解脊椎动物从水生到陆生的演化机制和进程具有里程碑含义。(完)
【修改:田博群】