科技日報記者 張蓋倫
金線鲃屬譜系樹 供圖：研究團隊
廣西大學林學院斯里蘭卡籍教授馬德華（音譯）團隊近期在進化生物學主流期刊《分子系統發育與進化》發表論文，闡明我國西南地區中國特有洞穴魚類金線鲃屬進化歷史。研究發現，該屬的快速進化與青藏高原隆升過程中發生的一系列地質氣候變化密切相關。
洞穴魚類被稱為地質演變和生物進化的“活化石”，在自然狀態下，它們的整個生活史或其中某一階段必須在洞穴或地下水中進行。洞穴魚的特化特征表現為感覺器官的形態進一步發展或功能增強。金線鲃魚類的血糖低而穩定，它可望成為研究人類眼睛視力退化、白癜風、高血糖病分子機制的模式動物。
目前世界上有超過350種洞穴魚類，隸屬10目25科73屬，而中國是世界上洞穴魚類物種數量、特有種最多的國家。其中中國特有金線鲃屬魚類僅分布于我國西南部巖溶地貌發育豐富的地區。
由于生活環境的多樣性，導致金線鲃屬魚類形態上發生了顯著性差異，是研究穴居生物適應性進化的良好材料。過去在金線鲃屬魚類基因組學的研究中主要使用線粒體DNA片段來研究其遺傳和進化，很少使用核DNA片段進行研究。近年來，隨著高通量測序技術的發展，研究魚類基因組學的方法也隨之發展，目前在魚類基因組學研究中，Rad-seq技術在系統發育、種群結構、遺傳圖譜和適應性進化的研究中得到了廣泛應用。馬德華團隊利用Rad-seq技術對金線鲃屬魚類進行系統發育關系以及適應性進化研究，探究其進化關系、分化時間、物種多樣性和基因流動等問題。
在之前基于線粒體DNA確定了金線鲃屬魚類內部的發育關系主要是四個進化枝，分別為“季”類，“角”類，“駝背”類，“撫仙”類，而廣西大學科研人員基于全基因組的單核苷酸多態性數據構建的系統發育樹顯示，小眼金線鲃和田林金線鲃應作為兩個獨立的進化枝，金線鲃屬內部系統發育關系應為六個分支。他們的研究也顯示，廣西可能是金線鲃屬最早的起源地和分化中心，而不是之前研究顯示的云南。在第三紀末期距今約一千萬年前，這些魚類的共同祖先出現并發生分化，然后在最近的兩百萬年前發生了強烈分化，這些分化事件與青藏高原的隆升過程中發生的一系列地質氣候變化密切相關。
研究還發現，金線鲃屬物種以及種群之間存在祖先基因流動。隨著早更新世青藏高原的隆升，河流深切，巖溶強烈發育，形成眾多洞穴，地下河網密布，地下河流改道頻繁，原本被孤立的物種祖先由于地下河道改變得以交流繁衍，這種現象在廣西喀斯特地區較為常見，而在云南丘陵地帶基因流動現象并不明顯，表明云南種的祖先長期棲息在獨立的洞穴環境。
在先前的研究中，由于形態相似，天峨金線鲃和叉背金線鲃難以區分，馬德華團隊觀察到在長須金線鲃和灌陽金線鲃的棲息地中，似乎存在與它們形態相似的金線鲃屬物種，但不好分辨。為了解決這些問題，他們利用貝葉斯因子定界方法對它們進行物種定界。該方法的優點是可以用來分析上千單核苷酸多態性位點（SNPs）數據，并通過共顯性標記直接推算物種樹，而不需要估算基因樹。分析結果表明天峨金線鲃和叉背金線鲃確實為兩個不同的物種，與長須金線鲃和灌陽金線鲃相似的兩個物種則被界定為新種。研究團隊認為，這是“小種群成種事件”發揮了重要作用，在有一定程度環境隔離的小種群中，由于遺傳漂變以及自然選擇的強效應，比較容易發生在遺傳組成上快速偏離母種群并形成和發展為新物種的情況，這樣的分化機制可能是金線鲃屬魚類物種多樣性豐富的原因之一。
金線鲃屬魚類是一個具有巨大研究潛力的模式系統，但大部分種的種群數量較少，分布范圍狹窄，任何突然的環境變化都可能威脅到它們的生存。廣西仍有許多尚未探索的洞穴，這些物種可能在被發現之前就因為環境影響而滅絕，所以需要加速對它們的研究。馬德華團隊正在對金線鲃魚類物種的形態演化、行為交互、神經丘分布、基因表達、腸道微生物等方面進行研究，以期獲得更多關于金線鲃屬魚類分子生物學知識。
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