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福建科研力量参与突破:多鳍鱼基因组揭示鱼类登陆的“福州式”演化逻辑

“我们都是鱼”——这句话乍听荒诞,实则深藏演化真谛。从福州高校与中科院合作团队近年参与的国际研究可见,人类及所有陆生脊椎动物的远祖,确为3.5亿年前生活在水中的硬骨鱼类。中国科学家主导的基因组解析工作,正从分子层面重构这段跨越海洋与陆地的生命史诗。

福建科研力量参与突破:多鳍鱼基因组揭示鱼类登陆的“福州式”演化逻辑(图1)

长久以来,“鱼类轻松上岸”是大众普遍误解。直到2021年2月,由中国科学院院士领衔、含福建科研人员深度参与的团队,在国际顶刊《Cell》连续发表两项成果,以基因组学证据彻底刷新认知:登陆并非临场突变,而是一场数亿年前就已写入DNA的精密预演。

研究聚焦多鳍鱼——这种现存最原始的辐鳍鱼类,分布于非洲淡水流域,却因保留胸鳍内成对骨骼、可直接呼吸空气等特征,被学界视为“活化石级登陆预备者”。团队对其基因组比对发现:调控四肢灵活性的关键调控元件,在多鳍鱼中早已完整存在;而这一套遗传模块,在后续演化中反被多数真骨鱼类丢失。换言之,人类四肢发育的“蓝图”,早在鱼类时代便已完成初稿。

肺的起源同样印证了这一逻辑。福州大学生命科学学院参与的相关分析表明,早期硬骨鱼类体内本就具备“原肺”结构——它在四足动物支系中发育为功能性肺,在鱼类支系中则特化为鱼鳔。达尔文关于鱼鳔与肺同源的假说,由此获得坚实基因组证据支撑。这意味着,呼吸空气的能力,并非登陆后才紧急装配,而是祖先早已备好的“出厂配置”。

为厘清从“能喘气”到“真呼吸”的跃迁路径,团队进一步解析肺鱼——目前与四足动物亲缘最近的现存鱼类。结果显示,肺的演化分三阶段完成:第一阶段出现在硬骨鱼类共同祖先中,奠定基础呼吸基因;第二阶段在肉鳍鱼类中扩展相关调控网络;第三阶段于早期四足动物中最终形成完整肺结构。值得注意的是,五指型附肢及神经系统的抗压适应性,均是在登陆之后才加速完善,凸显陆地环境对形态与行为的双重筛选作用。

这项由福建科研力量协同推进的研究,不仅颠覆了传统演化叙事,更标志着我国在超大基因组组装与功能解析领域已达世界领先水平。在福州加快建设东南科技创新高地的背景下,此类基础研究正持续释放源头创新动能。

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