深海鱼类存在的基因突变Q550L在适应高压环境中具潜在作用
深海鱼类存在的基因突变Q550L在适应高压环境中具潜在作用
深海，尤其是位于海平面6000米以下的深渊区域，一直以来被认为是生命难以生存的禁区。然而，西北工业大学和中国科学院深海科学与工程研究所联合团队的最新研究揭示了深海鱼类适应极端环境的奥秘，为理解生物演化、推动生物保护提供了宝贵视角。
3月6日，西北工业大学生态环境学院王堃教授团队联合中国科学院深海科学与工程研究所何舜平研究员团队、张海滨研究员团队在深海生物学领域的最新原创研究成果在《细胞》发表，西北工业大学博士研究生许文杰为共同第一作者。
该研究团队此前以深渊区域的代表性物种——超深渊狮子鱼为研究模型，深入探索了该物种在极端环境中的适应性遗传机制。团队分别于2019年在《自然-生态与进化》（Nature Ecology & Evolution）和2023年在《e Life》期刊上发表了相关研究论文，揭示了超深渊狮子鱼的生存密码，发现这群"深渊居民"在感官系统、昼夜节律及骨骼系统等方面均发生了重大适应性变化，并从细胞层次揭示了其应对高静水压力的遗传基础。然而，由于研究集中于单一物种，关于脊椎动物在深海环境中适应性的全面理解仍有所欠缺。
11种深海鱼类的采样信息和形态特征。论文作者供图
为填补这一空白，王堃教授团队与中国科学院深海科学与工程研究所展开联合研究，经过多次深海巡航，采集了来自深海不同区域的11种鱼类样本。通过对这些样本的基因组数据进行深入分析，研究团队构建了深海鱼类的"生命进化树"，揭示了脊椎动物征服深渊的历程。
研究结果显示，少数类群的深海鱼类在1亿年前便开始适应深海环境，而大多数现存的深海鱼类则是在6500万年前的大灭绝事件后才进入深海区域。进一步的研究发现深海鱼类展现出较低的突变速率，并且与DNA修复及细胞膜功能维持相关的自然选择信号，同时对深海黑暗环境的也发生了不同层次的适应性改变。 同时，研究团队进一步探讨了脊椎动物应对高压环境的分子机制。此前，能够在高压下稳定蛋白质结构的氧化三甲胺（TMAO）被认为是脊椎动物适应深海高压环境的“抗压神器”。而团队通过测定不同深度鱼类肌肉组织中的TMAO含量，发现生存深度0-6000米的鱼类，TMAO含量随着深度增加而升高，但在6000米以下的深海鱼类则未出现这一趋势。这表明，TMAO并不能单独解释所有深海鱼类在高压下的适应机制，可能存在着更精妙的分子机制。
他们更为突破性的发现是，所有生存深度在3000米以下的深海鱼类均存在一种高度保守的RTF1基因突变（Q550L），实验表明此变突影响了转录效率，揭示了这一基因在适应高压环境中的潜在作用。这一发现为揭示深海生物压力适应的分子机制开辟了新的研究方向。
此外，团队还发现，来自马里亚纳海沟和菲律宾海沟的超深渊狮子鱼，其肝脏组织中含有极高水平的多氯联苯（PCBs），这是一种常见的人工合成污染物。这一发现警示我们，人类活动已对深海脊椎动物产生了深远的影响，甚至在地球最深的海沟中亦难以逃脱污染的侵袭。
“当我们在万米深渊发现生命的奇迹，也看到了环境保护的紧迫。”该论文作者之一说。
该研究领域的相关专家认为，这项跨越学科边界的研究，正在重新定义人类对生命韧性的认知。