2021年2月5日，國際頂級學(xué)術(shù)期刊Cell在線發(fā)表了研究論文“Tracing the genetic footprints of vertebrate landing in non-teleost ray-finned fishes”，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所危起偉研究員為該論文的共同第一作者。研究通過解析多種原始輻鰭魚類（內(nèi)加爾多鰭魚、匙吻鱘、弓鰭魚和鱷雀鱔）的基因組，從不同角度和不同演化節(jié)點(diǎn)揭示了脊椎動物水生到陸生的遺傳基礎(chǔ)最早已在原始輻鰭魚類中出現(xiàn)。

  脊椎動物從水生到陸生的演化過程中有許多的障礙需要克服，其中兩個(gè)重要問題是如何在缺少水體浮力的情況下支撐身體進(jìn)行運(yùn)動，以及如何呼吸空氣中的氧。通過對多鰭魚、鱘魚、弓鰭魚、雀鱔等原始輻鰭魚類的比較基因組研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)控四肢運(yùn)動靈活性的基因功能元件最早在軟骨魚中已經(jīng)出現(xiàn)，這些元件在真骨魚中卻特化丟失，但在現(xiàn)生基部輻鰭魚和肉鰭魚中保留下來，最終為四足動物的四肢演化提供了重要遺傳創(chuàng)新基礎(chǔ)。而肺的功能形態(tài)和遺傳基礎(chǔ)的起源也同樣可以追溯到所有硬骨魚共同祖先，“原肺”在多鰭魚和肉鰭魚類中繼續(xù)演化成更為成熟的肺，而在大部分其他硬骨魚中特化成魚鰾。此外，陸生脊椎動物的出現(xiàn)也伴隨著心肺系統(tǒng)從單循環(huán)到雙循環(huán)的協(xié)同演化過程。在雙循環(huán)系統(tǒng)演化中起到重要調(diào)節(jié)功能的基因元件也能從多鰭魚甚至更遠(yuǎn)古的軟骨魚中找到，說明許多古老的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)為脊椎動物水生到陸生的演化提供了重要的遺傳和功能創(chuàng)新基礎(chǔ)。

  相關(guān)研究工作由中國科學(xué)院水生生物研究所牽頭，聯(lián)合長江所、西北工業(yè)大學(xué)、華大基因研究院、中國科學(xué)院昆明動物研究所、中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所等多家單位共同合作完成。論文鏈接為：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00089-1。