生活在水中的河豚不長鱗片，為何卻長出了體刺
美國佛羅里達大學的研究人員確定了負責河豚體刺進化和發育的基因：這一過程與其他脊椎動物獲取毛髮或羽毛的過程非常相似，這可能讓河豚填補了獨特的生態位。
河豚以其奇特的皮膚突出物——體刺而聞名，但它們是如何擁有這種尖銳的皮膚結構的？這在很大程度上仍是個謎。
根據7月25日發表在《科學》雜誌上的一項研究，美國佛羅里達大學的研究人員如今已經確定了負責河豚體刺進化和發育的基因。事實證明，這一過程與其他脊椎動物獲取毛髮或羽毛的過程非常相似。這可能讓河豚填補了獨特的生態位。
佛羅里達大學助理教授、通訊作者Gareth Fraser說：「河豚是海洋中最奇怪的魚類之一，它們的骨骼變小了，牙齒排列呈喙狀，而且它們身體的某些部位長滿了體刺而非鱗片。」
為了解答河豚體刺的發育來源問題，Gareth Fraser和他的團隊跟蹤了胚胎期河豚體刺的發育情況。最初研究人員假設體刺是由鱗片形成的，因為河豚失去了鱗片的組成部分，卻保留了體刺。
但他們發現，體刺的發育與鱗片完全不同，而是依賴於其他脊椎動物羽毛和毛髮發育中常見的基因網路。Fraser說：「不管動物的皮膚結構在進化上有多麼不同，它們在發育過程中仍然使用相同的基因。這真是太神奇了！」
然後研究人員決定看看操縱這些基因會發生什麼。利用CRISPR-Cas9和其他基因技術，研究人員阻斷了皮膚附屬物發育的經典基因，以此減少河豚身上體刺的數量，並放寬對體刺生長位置的限制。通常，河豚的體刺被限制在特定的身體區域。
Fraser說，這種體刺的定位是為了加強保護。他說：「當河豚因吸水或某些情況下吸入空氣而膨脹時，它們的皮膚會緊繃起來，尤其是腹部周圍，更容易受到損傷，比如被撕裂。」 體刺會使膨脹的腹部更加結實。在極端的情況下，一些河豚身上的其他體刺全部脫落，只剩下腹部的刺。」
Fraser說，體刺覆蓋多樣性的原因可能是生態方面的。他說：「從體刺的得失來看，真正推動這些變化的因素是多方面的，但體刺覆蓋範圍和形態的變化可能會讓河豚利用新的生態位。隨著氣候變化和環境的不同，河豚可能會利用這些不斷進化的特性來耐受並適應變化。」
Fraser和他的同事們希望通過測序工作，最終確定使體刺的覆蓋範圍、形態以及從鱗片到體刺的過渡具有多樣性的基因組差異。
Fraser說：「我們可以操縱與河豚多樣性有關的不同事物，這為我們了解正常發育所必需的基因功能提供了線索，並幫助我們了解河豚體刺的進化和模式。河豚是一種野生魚類，與其他魚類有著驚人的不同。最終，我們想看看河豚魚的基因組中是否有某種特定的東西能夠提供線索說明河豚體刺發育的機制。」
◎編譯 |花花
◎審稿 |三水
◎責編 |張夢
◎期刊來源 | 《科學》
◎期刊編號| 0036-8075
◎原文鏈接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190725150956.htm
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