AI视频 |“活化石”雀鳝，为何能将形态锁定上亿年？

“活化石”，用以描述在漫长的地质历史时间里很少有物种形成，并且与化石记录中的祖先之间几乎没有任何物理结构上的差异，显示出进化停滞的生物。鱼类代表了最多样化的脊椎动物群，存在着多种“活化石”物种，如腔棘鱼、肺鱼、雀鳝等。

这些谱系因特殊进化地位，在硬骨鱼类、四足类演化过程中长期被视为关键的进化节点。它们保留了大量来自地质历史深处的生物学信息，是探索鱼类多样化进程、脊椎动物关键演化创新（例如水生到陆生的转变），以及基因组演化模式的重要研究对象。

近日，中国科学院水生生物研究所的研究团队，揭开了“活化石”鱼类雀鳝形态变化缓慢的基因组学机制。

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稳定基因组与关键微染色体

雀鳝被称为“活化石”，不仅因为外形亿年不变，更因为其基因组也保持着超乎想象的稳定。研究发现，即使分化已经超过一亿年，不同雀鳝物种的基因组结构依然高度相似。

研究进一步发现，雀鳝的基因组结构与四足类的相似度高于与真骨鱼类的相似度，颠覆了学界对亲缘关系的认知。

其稳定性的原因，部分源于雀鳝特有的染色体组织方式。雀鳝与鸟类相似，拥有大小不同的染色体，其中微染色体负责DNA修复、维持基因组稳定和精确调控细胞的生死；这类微染色体结构稳定、演化速度也更缓慢。

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活化石的终极慢放

研究团队从基因序列、结构重排和转座子层面，追溯了雀鳝亿年来保持稳定的内在原因——雀鳝基因组，仿佛被调至了“最低速”模式。

系统发育分析显示，除矛尾鱼外，雀鳝拥有最短的进化枝长度，其核苷酸插入/缺失事件的发生率，在脊椎动物中属于最低水平，这意味着其基因序列本身变化就非常缓慢。

与其他脊椎动物相比，雀鳝染色体重排事件发生率最低（平均每百万年仅0.5次），它的基因组结构堪称脊椎动物演化的“化石模板”。

转座子是驱动基因组变异的重要因素。研究发现，雀鳝基因组中绝大多数转座子家族已失活，且年轻、活跃的转座子插入率和拷贝数，均为本次研究对比物种中最低。这种极低的转座子活性，从源头上减少了基因组“动荡”，是其维持稳定的关键。

雀鳝基因组的演化停滞是全方位的，从最基础的DNA序列变化速度，到大规模的染色体结构，再到转座子，均处于一种高度抑制、缓慢运转的状态。

▲已灭绝雀鳝的化石形态和现存的鳄雀鳝

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停滞的馈赠

在野外环境中，白垩纪就已分化的不同属雀鳝之间，仍能杂交并产生可存活的后代，这在自然界极为罕见。

研究发现，正是由于雀鳝基因组的演化速率极慢，关键基因和调控序列在漫长的时间里变化极小，使得不同物种间的遗传系统仍能相互识别并协同工作，这为这种杂交提供了可能。

群体基因组分析显示，尽管不同雀鳝间存在明显的谱系分化，但历史上仍发生过有限的基因流事件，这种持续的杂交能力，或源于它们长期的基因组结构保守与低分子不相容性。

这项研究揭示，深度的基因组停滞，使得雀鳝在分化上亿年后仍能保留跨物种杂交的罕见能力，成为研究漫长演化进程中物种如何形成与维持的绝佳“时光胶囊”。

来源：中国科学院水生生物研究所