青島日報社/觀海新聞2月23日訊 近日，中國海洋大學(xué)在動物血紅性狀起源演化解析方面取得重要進展，研究團隊完成了首個染色體級別的泥蚶全基因組精細圖譜，并系統(tǒng)深入地分析了蚶類血紅蛋白的起源和演化。
血液是維系動物所有生命活動和生理功能的關(guān)鍵要素。幾乎所有的脊椎動物都依靠血液中的血紅蛋白（Hb）運載氧氣，因此血液通常呈紅色。然而在無脊椎動物中，呼吸蛋白多種多樣，僅有少數(shù)類群的血液為紅色，且通常被認為是進化新穎性的體現(xiàn)。蚶科貝類（俗稱血蚶）是為數(shù)不多具有紅色血液的軟體動物類群，是研究無脊椎動物血紅性狀起源和演化的良好動物模型。
研究發(fā)現(xiàn)，與非紅血軟體動物類群相比，蚶科貝類基因組具有獨特的六個Hb家族成員，其中HbI、HbIIA、HbIIB和HbIII基因在血淋巴中的表達量顯著升高，為血紅表型的潛在主效決定基因。研究還發(fā)現(xiàn)，泥蚶具有全套的血紅素合成酶編碼基因。這些基因的表達模式與脊椎動物相似，表明了蚶類和脊椎動物血紅素合成調(diào)控機制的趨同演化現(xiàn)象。研究團隊隨后通過RNA干擾實驗證實了Hb和血紅素合成關(guān)鍵酶在維持泥蚶血紅表型中的重要作用。
針對無脊椎動物血紅性狀是否完全獨立于脊椎動物等關(guān)鍵科學(xué)問題，研究團隊發(fā)現(xiàn)蚶類獨有的Hb與軟體動物共有的肌紅蛋白（Mb）的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系最近，提示其可能由Mb基因演化而來。深入分析發(fā)現(xiàn)，蚶類HbIII_Like與Mb2在氨基酸序列和表達模式上最相似，揭示了由Mb演化為Hb的祖先過渡基因狀態(tài)。
研究意外發(fā)現(xiàn)，蚶類基因組中Hb基因主要以基因簇的方式聚集分布，與脊椎動物Hb基因簇的演化具有高度趨同性。蚶類Hb基因與脊椎動物特有的Hb基因同處一個演化分枝，并且與脊椎動物Hbβ基因簇具有保守的側(cè)翼基因共線性排布，表明它們共同起源于單一的類Mb祖先基因。
本研究創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)蚶科貝類Hb和脊椎動物Hb共同起源于單一祖先基因，突破了國際學(xué)界關(guān)于無脊椎動物血紅性狀為“獨立起源演化”的傳統(tǒng)認知。研究結(jié)果不僅揭示了軟體動物Hb基因簇的起源演化歷程，也為理解動物血紅性狀的宏觀起源演化提供了新認知。（青島日報/觀海新聞記者 李勛祥）
責任編輯：程雪涵
