青藏高原的快速隆升形成了大量高山和河流，显著改变了欧亚地区的地貌和气候。与其他生物相比，鱼类更容易受到影响，因为它们主要生活于水中。面对青藏高原的激流环境，鰋鮡鱼类进化出了巨大的胸鳍和更多的鳍条，形成一个吸附器官。然而，这种适应性进化的遗传基础仍不清楚。
中国科学院水生生物研究所何舜平研究员团队基于鰋鮡鱼类的代表物种黑斑原鮡的染色体水平基因组进行了比较基因组分析，检测到大量进化速率显著加快的基因，特别是在涉及骨骼发育、能量代谢和低氧反应的基因中。
图1 斑马鱼敲除Hoxd12a基因后鳍条变短。A. 野生型斑马鱼Hoxd12a基因的表达情况；B. Hoxd12a基因敲除的靶点位置；C. 敲除Hoxd12a基因与野生型斑马鱼的胸鳍长度与全长比例；D. 敲除Hoxd12a基因与野生型斑马鱼的胸鳍分枝鳍条数。
研究发现，Hoxd12a在黑斑原鮡中发生了加速进化，在斑马鱼中进行基因敲除后发现，该基因在塑造鱼类的胸鳍方面发挥了重要作用（图1）。其他具有特异氨基酸替换和正向选择的基因包括参与低温（TRMU）和缺氧（VHL）反应的蛋白质。功能实验表明，黑斑原鮡TRMU等位基因比在低海拔鱼类中发现的等位基因产生更多的线粒体ATP。VHL等位基因的功能分析表明，黑斑原鮡等位基因具有比低海拔鱼类更低的转录激活活性。
这些结果为深入理解黑斑原鮡适应青藏高原极端环境的分子机制提供了证据。
本研究由青年研究员杨连东等人完成，何舜平研究员为第一通讯作者。相关研究成果在线发表于SCIENCE CHINA Life Sciences（文章链接http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-022-2253-7）。
