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硬骨魚祖先基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò) 促進(jìn)肺臟演化

文章來源：中國日?qǐng)?bào)網(wǎng)發(fā)布日期：2025-02-27瀏覽次數(shù)：10
西北工業(yè)大學(xué)獲悉，該校翱翔戰(zhàn)略團(tuán)隊(duì)生態(tài)環(huán)境學(xué)院教授王堃、邱強(qiáng)和王文團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，脊椎動(dòng)物肺臟的形成遵循一套遺傳控制系統(tǒng)。相關(guān)論文發(fā)表于《自然·生態(tài)與進(jìn)化》。

研究團(tuán)隊(duì)此前的研究顯示，肺與魚鰾同源，至少在硬骨魚祖先中便已初現(xiàn)雛形，其形成早于泥盆紀(jì)早期脊椎動(dòng)物登陸事件。而一些化石記錄、發(fā)育模式和分子數(shù)據(jù)則暗示，肺可能起源于軟骨魚與硬骨魚的共同祖先，但其具體起源節(jié)點(diǎn)仍未明確。

團(tuán)隊(duì)在對(duì)多種動(dòng)物肺組織進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，肺臟主要通過遺傳控制系統(tǒng)重組基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)而實(shí)現(xiàn)演化。王堃介紹，遺傳控制系統(tǒng)就好比一本詳細(xì)的“操作手冊(cè)”，指導(dǎo)細(xì)胞如何排列成復(fù)雜的血管分支，同時(shí)讓肺部上皮細(xì)胞（構(gòu)成肺壁的細(xì)胞）發(fā)揮專門功能，從而打造出一個(gè)高效的氣血交換平臺(tái)。

有趣的是，雖然鯊魚和鰩魚等軟骨魚體內(nèi)也具備構(gòu)建肺臟所需的基礎(chǔ)基因，但它們并沒有真正發(fā)展出肺臟。原因在于，這些基因在軟骨魚體內(nèi)已被用于其他任務(wù)。王堃說：“在肺中用于降低表面張力、幫助呼吸的表面活性蛋白基因，在軟骨魚中卻主要負(fù)責(zé)免疫系統(tǒng)調(diào)控?！?/span>

團(tuán)隊(duì)的進(jìn)一步研究顯示，促使肺臟形成的關(guān)鍵在于硬骨魚祖先獨(dú)特的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。王堃解釋，相關(guān)證據(jù)來自對(duì)肺部特異性調(diào)控元件的詳細(xì)分析：在硬骨魚祖先基因中，有1040個(gè)專門調(diào)控肺臟發(fā)育的DNA序列，而在后來失去了肺臟功能的生物中，這些序列大多消失了。

這一發(fā)現(xiàn)與國外新的化石研究結(jié)果互為佐證，為關(guān)于脊椎動(dòng)物呼吸系統(tǒng)起源于硬骨魚祖先的假說提供了新證據(jù)。

王堃介紹，在后續(xù)演化過程中，哺乳動(dòng)物通過獲得新基因，發(fā)展出了更精密的肺泡結(jié)構(gòu)，提高了氣體交換效率。這些發(fā)現(xiàn)為人們理解脊椎動(dòng)物在漫長進(jìn)化歷程中如何適應(yīng)環(huán)境提供了新視角，也為未來生物醫(yī)學(xué)與進(jìn)化生物學(xué)研究奠定了理論基礎(chǔ)。