海龙身上的“装饰品”从何而来？基因测序给出答案

澳大利亚海龙生长在澳洲海底的海草中，不仔细看还当它们是浮在水里的海草，仔细一看又会发现它们还真有些龙的形态。海龙其实属鱼类，以微小的小虾及海蚤为生，由于没有牙齿，它们是把食物整个吸进嘴里的。像所有鱼类一样，海龙也是产卵繁殖，所不同的是海龙是由雄性来完成孕育过程的，母海龙将卵产在雄海龙的尾部，然后就离开了；这些卵在雄性海龙的尾部大约五个星期才孵化。小海龙一经孵化就能游泳，而且必须自己寻找食物独立生活，因为雄海龙不担负照看幼海龙的义务。小海龙要经过两年的生长才能成年。近日，中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称中国绿发会，绿会）国际部从国际知名期刊了解到一篇关于海龙的基因外表关系的研究，现将文章整理编译如下，供感兴趣的朋友参考。

图源：Shutterstock

大海里有数不清的鱼，但海龙总能从中脱颖而出。它们身上装饰着褶皱的叶子状的装饰品，脊椎扭结，没有肋骨和牙齿。最特别的是，海龙孕育的责任由雄性承担。

通过对两种海龙的基因组进行测序，俄勒冈大学 (University of Oregon，UO) 的研究人员发现了这种鱼独特的遗传线索：它们缺少在其他脊椎动物身上可以发现的一组关键基因。而这些基因有助于引导面部、牙齿以及部分神经系统的发育。

海龙与海马属于同一家族。研究人员克莱·斯莫尔（Clay Small）说 “这一家族非常与众不同，但海龙是这一群已经与众不同的鱼当中最特别的。”共同研究者苏西·巴萨姆(Susie Bassham)说：“头部和面部在进化过程中有很大可塑性和延展性，这非常有趣。”

海龙可以是针对这类问题很好的案例研究，因为它们进化得相当快。海龙和海马所属的家族大约在 5000 万年前分离出来，从进化的标准来看，这是相对较晚的时间。

巴萨姆、斯莫尔以及其他研究人员于 6 月下旬的在《美国国家科学院院刊》上发表了其研究结果。

生活在澳大利亚海岸附近的海龙，由于在野生环境，这使得他们难以被研究。所以，该实验室通过与饲养海龙的水族馆的科学家合作，获得了罕见的组织样本。研究人员对叶海龙和杂草海龙的基因组进行了测序，并将这些基因序列与同一家族的海马进行了比较，同时也与其他关系较远的硬骨鱼如斑马鱼和刺鱼进行了基因序列比较。

结果显示，与海马一样，海龙也缺失了一大块引导发育的基因，这可能是造成它们独特形态的原因。与海马相比，海龙含有更多的重复 DNA 序列，称为转座子。这些基因序列经常自我复制或在基因组中移动。它们将自己插入基因的中间或附近，由此导致快速的基因变化，从而阻止了基因的正常工作。

该团队还使用了专门的X射线显微镜来捕捉一条杂草海龙的高分辨率3D图像。他们分段扫描了这条一英尺长的鱼，然后将图像拼接成完整的图片。巴萨姆说：“在此之前，没有人以如此高的分辨率拍摄过海龙的任何部分。”在这样的细节水平上，研究人员可以看到海龙骨骼的精细结构，也可以深入了解这种鱼独特的身体结构是如何进化来的。

巴萨姆说：“我们可以看到，这些多叶桨支撑结构似乎是对脊椎刺的精细加工，然后在末端添加了肉质附属物，这证明了海龙身上的“装饰品”是从刺进化而来的。”

俄勒冈大学的科学家希望将海龙的基因组序列公开，这不仅有助于进化和发育遗传学的进一步研究，还有助于了解和保护这种稀有鱼类。

参考文献：https://phys.org/news/2022-06-sea-dragons-genes-clues-distinctive.html

编译：Sara

审核：Lucy

编辑：Tommy