鹦鹉螺基因组揭示眼睛进化密码

仙仙

近日，中国科学院南海海洋研究所研究员喻子牛团队首次在国际上完成了鹦鹉螺全基因组测序，揭示了这种古老软体动物的进化规律、针孔眼形成和生物矿化机制。相关成果在线发表于《自然—生态与进化》。


鹦鹉螺在漫长的演化历程中依然保留了祖先特征，如螺旋外壳和针孔眼等，被称为海洋动物中的“活化石”。


论文通讯作者喻子牛告诉《中国科学报》记者，鹦鹉螺的眼睛缺乏晶状体，利用小孔成像调节视力，在进化中属于比较初级的“针孔眼”。它的许多近亲物种（如章鱼、乌贼等）却和人类相似，属于具有晶状体的“相机眼”。然而鹦鹉螺眼睛是如何进化出来的，尚未有相关研究结论。


研究团队对分布最广泛的珍珠鹦鹉螺进行了基因组测序，通过比较基因组学和反向验证法分析表明，鹦鹉螺基因组中晶状体发育的关键转录因子NRL/Maf缺失，同时晶体形成蛋白的基因家族收缩，导致晶状体无法发育，因此共同促进了鹦鹉螺针孔眼的形成。另外，鹦鹉螺基因组仅保留最简单的光信号传导通路和唯一的感光分子r-opsin，还无法识别颜色，是一个彻彻底底的“色盲”。鹦鹉螺具有Retinochrome和RPE65双重视黄醛异构循环系统，且RPE65这个基因还出现了特异性扩张，表明其可能是通过11-顺式视黄醛大量生成来提高感光能力，从而适应昼伏夜出的生活习性。


喻子牛同时指出，鹦鹉螺类现存种群资源数量极为稀少，也无法进行人工繁育，呼吁公众提高保护意识。（记者陈欢欢 实习生丁典）