金魚在中國(guó)傳統(tǒng)文化中有著吉祥、富有的寓意，在世界范圍內(nèi)也普遍受到人們的喜愛。但金魚從哪里來?金魚馴化歷史如何?金魚那么多性狀受哪些基因控制?這些問題人們一直在追尋答案。

11月2日，國(guó)際學(xué)術(shù)權(quán)威期刊《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》在線發(fā)表的一項(xiàng)研究成果，揭開了金魚演化的神秘面紗。該成果由福建相關(guān)高校學(xué)者歷時(shí)3年協(xié)作完成，首次從基因組學(xué)上驗(yàn)證并豐富了我國(guó)學(xué)者金魚研究先驅(qū)陳楨教授關(guān)于金魚演化的理論，深入探討了金魚的起源、演化、馴化和人工選擇。

記者了解到，該研究中發(fā)布的高質(zhì)量金魚基因組和多樣性數(shù)據(jù)，為金魚作為大量候選功能基因的模型，以及廣泛的家養(yǎng)物種進(jìn)化案例研究提供了新的知識(shí)和資源。

經(jīng)驗(yàn)之談獲得基因組“鑒定”

金魚從鯽魚演化而來

金魚形態(tài)優(yōu)美，色彩絢麗，品種繁多，有草金、文、蛋、龍金、龍背等5大類，有著豐富的變異性狀，是世界著名三大觀賞魚類之一。達(dá)爾文曾形容金魚有著無限多樣的顏色和非凡的表型結(jié)構(gòu)變化。

世界范圍內(nèi)，金魚于1502年傳到日本，17世紀(jì)至18世紀(jì)到歐洲，再到美國(guó)，之后傳遍全世界。經(jīng)過中國(guó)、日本、歐洲等幾代人的選擇性繁殖，產(chǎn)生了250多種具有獨(dú)特顏色、鰭形、眼睛、體型的品種。

金魚是從哪里來的?金魚是人類改變自然物種的典型物種，相傳一千多年前，由一種鯽魚在中國(guó)變異成紅色而來。

“金魚從鯽魚演化而來，多年來一直是人們的‘經(jīng)驗(yàn)之談’，此次科研人員以基因組學(xué)技術(shù)解析了高質(zhì)量基因組圖譜，通過‘親子鑒定’，為金魚起源于鯽魚之說，提供了科學(xué)依據(jù)。”福建農(nóng)林大學(xué)海峽研究院張積森教授說。

金魚屬于鯉亞科，有100條染色體，包含有2套亞基因組，是一個(gè)“準(zhǔn)”多倍體物種，而多倍化事件在脊椎動(dòng)物中極為罕見，說明鯉亞科魚類具有其獨(dú)特的演化策略。

科研人員發(fā)現(xiàn)，以金魚祖先鯽魚為代表的鯉亞科魚類在演化歷史上可能經(jīng)歷了四輪全基因組加倍事件。通過與6個(gè)代表性二倍體鲃亞科物種基因組對(duì)比研究，科研人員推測(cè)，金魚祖先在1000萬年至1200萬年前發(fā)生過古老的雜交事件。其祖先之一很可能是染色體數(shù)目為50的鲃魚，而另一個(gè)二倍體祖先可能已經(jīng)滅絕或起源于未知的鯉科魚類譜系。該研究為異源多倍體脊椎動(dòng)物的基因組演化和功能提供了新的見解。

透明鱗相關(guān)基因被“定位”

90多年前猜測(cè)得到證實(shí)

形態(tài)各異、色彩鮮艷的金魚，是如何從自然界中鯽魚銀灰色的形態(tài)，逐漸蛻變成美麗的性狀呢?這些性狀都是由哪些基因來“掌控”?

科研人員通過中國(guó)金魚各產(chǎn)區(qū)各品種規(guī)模化測(cè)序研究發(fā)現(xiàn)，金魚與鯽魚的親緣關(guān)系高于同一科目的鯉魚，金魚經(jīng)歷了野生鯽魚到“草金”，接著培育出“文種”，再產(chǎn)生“蛋種”的馴化過程。

明朝之后，金魚的馴化過渡到了家家可養(yǎng)的盆養(yǎng)時(shí)代，也是這個(gè)時(shí)期，金魚的外形發(fā)生重大改變，誕生出許多新品種。“人為不斷‘干預(yù)’，會(huì)快速改變金魚的遺傳背景，賦予它們更鮮艷的體色、加倍長(zhǎng)的尾鰭、頭部的肉瘤、腫起的水泡眼。”張積森解釋說。

記者了解到，金魚所呈現(xiàn)的種種顏色，主要是由真皮層中的色素細(xì)胞根據(jù)不同的數(shù)量和排列呈現(xiàn)的。在金魚成長(zhǎng)中，有的金魚鱗片會(huì)從各種顏色的普通鱗變成透明鱗片，這正是源于鱗片中的色素細(xì)胞逐漸“消失”形成。

1928年，陳楨教授曾描述過，導(dǎo)致金魚透明鱗性狀與某個(gè)色素相關(guān)的基因有聯(lián)系，但多年來，該基因所在的位置，還是“懸而未決”的問題。此次，科研人員首次在金魚基因組中，定位到一個(gè)與色素相關(guān)的基因。“該基因與色素細(xì)胞發(fā)育相關(guān)，在人類黑色素瘤的發(fā)展中起到重要作用，在斑馬魚研究中也得到證實(shí)。”張積森說。

背鰭作為金魚另一重要的表型特征，在不同變種中形態(tài)不一，是區(qū)分“文種”金魚和“蛋種”金魚的顯著特征，背鰭的縮小是“文種”金魚進(jìn)化的關(guān)鍵特征。

科研人員通過研究發(fā)現(xiàn)，背鰭特征受多個(gè)基因位點(diǎn)控制，并具有母體遺傳效應(yīng)，研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了378個(gè)與背鰭表型具有相關(guān)性的基因。另外，科研人員還通過選擇性清除研究，發(fā)現(xiàn)了與金魚的行為、眼部萎縮、腦部萎縮、細(xì)胞遷移等生理生化性狀有關(guān)的13個(gè)基因。

通 訊 員 曹佳奕 陳 旻

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