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| 中國海洋大學(xué)在硬骨魚類胎生的起源與演化領(lǐng)域取得新進(jìn)展 |
| http://www.rumandrelaxation.com 2026年1月16日 來源：華禹教育網(wǎng) |
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胎生是脊椎動物演化史上最引人注目的創(chuàng)新之一，其起源也是演化生物學(xué)的熱點問題。在哺乳動物中，一種源自內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的包膜蛋白——合胞素，是促成胎盤形成的關(guān)鍵推手，這被視為“病毒驅(qū)動演化”的經(jīng)典案例。魚類是最早演化出胎生的脊椎動物，比哺乳動物早了2億年。然而，魚類胎生的起源及關(guān)鍵驅(qū)動力，仍是個未解之謎。破解這一謎題，不僅能填補(bǔ)魚類生殖演化的空白，更為理解包括哺乳動物在內(nèi)的整個脊椎動物胎生演化提供關(guān)鍵的“原始藍(lán)圖”。
近日，中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院張全啟教授團(tuán)隊賀艷教授在演化生物學(xué)知名期刊Molecular Biology and Evolution（《分子生物學(xué)與演化》）發(fā)表題為“Viviparity
and Beyond: Captured Endogenous Retroviral Envelope
Genes Drive Teleost Physiological Innovations”（超越胎生：內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒包膜基因推動真骨魚類多元生理性狀的演化革新）的研究論文。該研究以許氏平鲉為模型，不僅在硬骨魚類中鎖定了驅(qū)動胎生起源的候選病毒基因，更意外發(fā)現(xiàn)被宿主“馴化”的病毒基因并未止步于胎盤，而是深度參與了神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育與雄性生殖調(diào)控。這項工作揭示了內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒作為“演化引擎”，在推動脊椎動物復(fù)雜性狀演化中的多維作用。
圖1.內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒env基因在硬骨魚復(fù)雜性狀演化中的多維作用
研究團(tuán)隊在許氏平鲉中鑒定出一類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的env基因Seb-env3，該基因僅存在于平鲉屬物種中，且在1500萬年的演化歷程中受到純化選擇而保留。Seb-env3完美符合“合胞素”的特征：特異性地高表達(dá)于卵巢濾泡胎盤的母胎界面（顆粒細(xì)胞層）；蛋白仍保留了強(qiáng)大的膜融合活性。此外，Seb-env3也參與了濾泡胎盤的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)——微絨毛與囊泡的形成，從而協(xié)助母體向胚胎輸送營養(yǎng)。這一發(fā)現(xiàn)證明“病毒env驅(qū)動胎生”的理論同樣適用于硬骨魚，也是非哺乳類脊椎動物胎盤演化研究的重要拼圖。
在尋找“魚類合胞素”的過程中，研究團(tuán)隊意外發(fā)現(xiàn)了另外兩類具有獨特功能的env基因，揭示了病毒基因功能的多維創(chuàng)新：一個在鱸形總目魚類中高度保守的古老基因——percomORF特異性地高表達(dá)于腦，其表達(dá)受宿主神經(jīng)分化因子NDF2的嚴(yán)格調(diào)控。該基因的捕獲遠(yuǎn)在平鲉屬胎生起源之前，意味著其可能早已被鱸形總目祖先“征用”，參與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建或通訊。另一類許氏平鲉特有的Seb-env4基因則被整合進(jìn)了雄性生殖系統(tǒng)的發(fā)育調(diào)控機(jī)制中。
這項研究揭示了內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒不僅是魚類胎生起源的“建筑師”，更是脊椎動物生理創(chuàng)新的“多面手”。從古老的神經(jīng)系統(tǒng)（Percom-env），到近期的雄性生殖維護(hù)（Seb-env4），再到驅(qū)動胎生演化的關(guān)鍵一步（Seb-env3），研究結(jié)果生動展示了宿主基因組如何多次、獨立地捕獲病毒基因，并將其重塑為驅(qū)動自身復(fù)雜生理功能演化的動力。
賀艷和張全啟教授團(tuán)隊在許氏平鲉的遺傳育種及其胎生適應(yīng)性演化方面開展了多年的系統(tǒng)研究工作，繪制了許氏平鲉精細(xì)基因組圖譜（Molecular Ecology Resources，2019），闡明了其性別決定分子機(jī)制（Open Biology，2021），并系統(tǒng)解析了其胎生適應(yīng)性性狀的分子機(jī)制（Development，2024a，2024b；iScience，2024；Communications Biology，2025）。本次在Molecular Biology and Evolution發(fā)表的研究成果，是該團(tuán)隊在魚類胎生起源與演化研究方向的重要進(jìn)展。
中國海洋大學(xué)博士畢業(yè)生宋偉豪（現(xiàn)為海南省種業(yè)實驗室博士后）和博士研究生劉福祥為論文的共同第一作者，張全啟教授和賀艷教授為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、山東省重點研發(fā)計劃及海南省種業(yè)實驗室項目的資助。
文：王志剛
文章鏈接：https://doi.org/10.1093/molbev/msaf333
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