海馬竟然是進化速度最快的硬骨魚

日前，科學家首次對海馬進行了全基因測序，發現它的進化速度已經超越了至今為止其它任何種類的硬骨魚。

這種高速進化正好能夠解釋海馬身上存在的奇怪特徵，包括它們為什麼沒有牙齒、為啥具有管狀的鼻子、獨特體型的秘密以及海馬為什麼是雄性懷孕而不是雌性。

新加坡科學技術研究局的工作人員Byrappa Venkatesh在接受PBS Newshour採訪時表示，我們已經在海馬的基因中發現了一些列的變化，這能夠幫助我們了解海馬為什麼會形成現在這種生活狀態。

Venkatesh及團隊對虎尾海馬(Hippocampus comes)進行了基因組測序，這種瀕危物種來自西太平洋中部的熱帶地區，體長能夠達到18.7厘米(約合7.4英寸)。

一旦基因測序的結果出來，他們就可以開始拼湊除海馬以外硬骨魚的進化史，這其中包括地球上96%的魚類，當然，進化樹頂點的魚類也在內。

你需要認識到海馬是魚類，就像鯰魚、鮭魚甚至你家魚缸里的魚一樣，而這才是問題的關鍵。

海馬看起來就像是介於小馬駒和海鰻之間的生物，它們的近親，海龍和尖嘴魚跟海馬一樣看起來根本就不像這顆星球上的任何一種魚類。

現在科學家們已經確定了導致海馬奇特生理特徵的基因通路，例如沒有牙齒和腹鰭缺失，乃至雄性生育並照顧後代的能力。

我們發現在海馬的基因中有這樣一條線索揭開了這些謎團，它們實際上缺失了P/Q-rich SCPP基因，這一基因在其它硬骨魚中負責牙齒的形成。

進化壓力似乎可以解釋海馬的下巴為什麼最終演化成這樣一根長長的管狀鼻，因為這樣它們就可以直接進食小塊的食物，例如小型魚類和浮游生物等，以便於將它們整個吞下。

海馬也沒有腹鰭< ，這讓它們獲得了可愛的外表和傲人的胸部。研究人員發現這是因為它們缺少tbx4基因，在魚類和哺乳動物中，它是負責肢體發育的調節器。

研究團隊表示，鑒於tbx4在哺乳動物中負責下肢的形成與發育，我們猜測虎尾海馬的腹鰭缺失與這種基因有關。

為了驗證，研究人員讓普通斑馬魚胚胎內的tbx4基因失活，看看到底會發生什麼。

德國康斯坦茨大學的Axel Meyer在接受採訪時候表示，實驗結果是斑馬魚的突變，它們確實失去了腹鰭，這也證明了缺失這種重要基因的後果。

海馬的基因組中還顯示它們沒有嗅覺基因，這也是為什麼它們在海洋中遨遊時更依賴眼睛，而是不會像其它魚類一樣多半靠嗅覺和味覺。

虎尾海馬體內能被我們識別出的嗅覺感受器基因的數目明顯比其它硬骨魚少。

研究團隊表示，我們分析了這麼多鰭刺類魚的基因，海馬體內的嗅覺基因是最少的，僅有26個。

但除去各種基因缺失不說，海馬的基因組中倒是出現了一種非常豐富的基因：patristacin基因。該基因不僅跟海馬的雄性懷孕有關，其實它還具有六種不同的變體。

那麼，海馬究竟是如何從這些基因編碼中得到體態變化的呢？它們又是怎樣在地球魚類中脫穎而出的？

研究人員發現，相比於其它硬骨魚的基因史，海馬基因具有高頻率的中性突變，這種突變對未來的生存可能有益也可能有害，這也表明它們的DNA變化的速度更快。

最後，科學家們總結道，通過比較基因組分析我們發現虎尾海馬基因組中蛋白質和核苷酸的進化率都比其它硬骨魚要高，但是原因我們還尚未知曉。

該研究已經發表在《自然》雜誌上了。

[千里之外 via sciencealert]