原标题：论文在Cell发表！华农教授揭示脊椎动物从水生到陆生的进化秘密
来源:华南农业大学
从水生到陆生是脊椎动物演化史上的一次飞跃，也是脊椎动物演化中最重要的科学问题之一。然而，关于脊椎动物从水生到陆生的遗传创新基础，人们一直知之甚少。
根据既往研究，脊椎动物从水生到陆生的进化过程主要发生在有颌类的硬骨鱼类群。肺鱼是与现存的四足动物中最接近的一种鱼类，它们保留了与从水生到陆生过渡有关的祖先特征，然而，从硬骨鱼祖先到肉鳍鱼祖先再到四足动物，到底是如何进化的？这一直是科学界悬而未决的重大科学问题。
2月5日，华南农业大学海洋学院王俊教授联合中国科学院昆明动物研究所、西北工业大学、中国科学院水生生物研究所、华大基因研究院等国内外多家单位在国际著名学术刊物Cell（影响因子：38.637/Q1）在线发表了题为“African lungfish genome sheds light on the vertebrate water-to-land transition”的研究论文。（论文在线地址：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00090-8）。这标志着我校在环境与生命科学领域基础研究方面取得了重大进展。
揭示从水生到陆生的遗传进化基础
肺鱼之所以能在水外生活，正如它的名字所显示的，它可以用“肺”来呼吸。
肺鱼生活在淡水中，除了以鳃呼吸外,还能以鳔代肺呼吸，即使是在枯水时期，它们钻入淤泥之中，不吃不喝夏眠几个月，当河水再来时，可以苏醒而重获新生。肺鱼在软组织的构造、发育、生理和行为方面有许多性状与现生两栖类生物接近，而不同于自然界中其它现生的鱼类。
非洲肺鱼基因组为理解脊椎动物水生陆生转变提供了重要桥梁（课题组提供）
从原始辐鳍鱼类到肺鱼再到四足动物，与呼吸相关基因经过了三步演化，这也对应了脊椎动物从水生到陆生呈现的三步式演化特征。
第一步，空气呼吸能力和空气嗅觉的分子基础在硬骨鱼类共同祖先中出现；
第二步，肉鳍鱼的祖先中出现了更多呼吸相关基因和功能元件，使得它们的空气呼吸能力进一步加强；
第三步，四足动物演化出了更多基因和功能元件从而具备了完备的空气呼吸能力，成功摆脱水的桎梏。
此外，研究还发现了大脑、心脏等多个器官在登陆过程中的遗传变异基础。
非洲肺鱼基因组全面解析
生物的遗传信息存储于DNA之中，一个物种DNA的总和被称为该物种的基因组。人类的基因组约为3Gb，而肺鱼的基因组大小是人类的十多倍以上，达到40多Gb。对这一超大基因组的解析一直是生物学界的难题。
该研究成果分别对非洲肺鱼的基因组进行解析，然后通过基因组学、进化生物学、鱼类学、古生物学、计算生物学和分子生物学等多学科交叉的比较分析，分别从不同角度揭示了四足动物祖先从水生到陆生转变的遗传进化基础。
非洲肺鱼染色体水平的基因组组装和进化史（课题组提供）
研究团队还结合转录组相关实验数据分析，证实了肺鱼的肺表面活性物质、抗焦虑能力、五指肢及咽部重塑等适应陆地特征相关的潜在基因和调控元件。该研究结果为理解部分鱼类从水生到陆生的演化提供了新的见解和关键资源。
同时，该研究成果为揭示脊椎动物从水生到陆生遗传创新基础提供了全新的认知，是陆生脊椎动物（四足动物）起源进化研究的新里程牌，鉴定到的各种遗传变异为未来肺、四肢、脑、心等器官组织的起源和功能研究提供了大量新线索。
脊椎动物水陆过渡过程中原始染色体片段的保存（课题组提供）
华南农业大学是本研究的第二完成单位，海洋学院的王俊教授为本研究的共同第一作者，西北工业大学王文教授和邱强教授、中科院水生生物研究所的何舜平研究员为论文的通讯作者。该研究得到国家科技部重点研发项目（2018YFD0900604）及广东省“珠江学者”特聘教授（2018）专项人才经费及华南农业大学高水平大学建设专项人才经费等的资助。
王俊是华南农业大学海洋学院教授，博士生导师，广东省“珠江学者”特聘教授，海洋资源与环境学科学术带头人。研究团队长期从事生态环境对鱼类行为及生物学进化方面的研究，在环境生物学、海洋科学及食品质量与安全等研究领域取得了突出成就。已承担国家及省部级各类项目30余项，合计总经费达2500余万元。五年来共发表SCI论文160余篇，其中以第一或通讯作者发表SCI论文120余篇，近五年影响因子累计超过400，总引用超过3000余次；2016-2017年连续两年入选“爱思唯尔”高被引学者，15篇ESI高被引论文，受邀国际会议学术报告20余次。
文字｜陈广龙谭涛部分资料来源于微信公众号“iNature”“小柯生命”
整理｜陈芃辰
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审核|方玮
