海葵中的小丑鱼。致谢:萨拉·海姆
据分子生物学和进化学会（凯西·麦格拉思）：小丑鱼以其鲜艳的颜色和与海葵不寻常的共生关系而闻名，长期以来一直吸引着科学家和自然爱好者的想象力。它们也是研究适应性辐射的有希望的模式生物，因为它们与海葵的相互作用似乎引发了它们迅速分化成28个物种。
尽管小丑鱼很受欢迎，但是，它们非凡的辐射背后的遗传基础和进化机制直到现在还没有被探索。发表在《基因组生物学和进化》上的一项新研究题为“小丑鱼适应辐射的基因组学洞察:多样化的基因组底物”，为基因组架构和进化机制提供了新的见解，这些机制使小丑鱼能够在各种生态位中多样化和茁壮成长。
这项研究是由洛桑大学的Anna Marcionetti和Nicolas Salamin进行的，他们比较了10种小丑鱼的基因组序列，这些小丑鱼根据系统发育的相关性分为五组。每一对包括一个通才小丑鱼物种，它可能与几种不同的海葵宿主相关联，还有一个专性物种，它只栖息在一种海葵上。
因此，就宿主利用而言，成对之间存在生态和表型差异，成对之间也存在生态和表型趋同模式。这种独特的设计让研究人员能够研究小丑鱼辐射后平行和收敛进化的作用。
“适应性辐射一直令我感兴趣，因为它们可以帮助我们理解物种起源背后的机制，”萨拉明说。“能够结合新的基因组资源来详细研究小丑鱼辐射的遗传机制是令人兴奋的，因为它可以帮助我们了解这一标志性群体是如何进化的，以及物种是如何适应海葵的，这是一种非常有趣的互利互动。”
这项研究的发现表明，小丑鱼谱系之间的杂交在它们的进化轨迹中发挥了重要作用。此外，该研究揭示了小丑鱼进化的全基因组加速，超过5%的基因被发现处于正向选择之下。这包括几个可能与小丑鱼特有的基于大小的等级社会结构有关的基因。在小丑鱼的社会群体中，繁殖的雌性和雄性分别是最大和第二大的个体，随着等级的下降，不繁殖的个体逐渐变小。
小丑鱼中正选择的基因包括生长抑素，它可能控制与这种基于大小的社会结构相关的生长；基因NPF RF 2，其可能通过调节食物摄入和食欲来影响生长；以及调节社会行为的同素受体。
积极选择的基因还包括那些参与适应不同生态位的基因，如视紫红质基因，一种允许在不同深度微调视觉系统的基因，以及duox基因，它调节白色条纹的形成，使小丑鱼具有独特的外观。这些发现表明，在小丑鱼中观察到的加速进化速率可能与它们独特的社会和生态适应的出现有关。
有趣的是，这项研究还揭示了通才小丑鱼物种，它们可能与多达10种不同的海葵宿主相关联，比只栖息在一种海葵上的专业物种表现出更快的进化速度。这可能反映了多面手必须适应的更加多样化或动态的环境。此外，研究人员在专家或通才物种中发现了具有放松或强化净化选择平行模式的基因，表明通才和专家向相似生态位的平行进化。
虽然这些结果很有趣，但作者承认将这些发现与小丑鱼表型联系起来的挑战，以及未来研究充分表征小丑鱼生态和功能特征的需要。“要全面了解小丑鱼的辐射情况，就必须全面了解它们的生态和功能特征。然而，这项研究提出了可能参与群体多样化的候选基因和途径，为未来的功能研究提供了有价值的线索，”研究人员说。
此外，这项研究的结果可用于指导未来的海洋养护和管理工作，因为它们与小丑鱼种群有关。了解小丑鱼对环境的遗传适应，包括它们的社会结构和与海葵的相互作用，可以帮助制定有针对性的保护干预措施，以减轻环境压力的影响，促进小丑鱼种群的长期生存。
这项研究强调了在制定保护计划时考虑物种生物学遗传方面的重要性，并强调了继续研究和保护努力以保护这些标志性海洋物种的必要性。
