中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所林強(qiáng)團(tuán)隊(duì)與煙臺(tái)海岸帶研究所董志軍團(tuán)隊(duì)等聯(lián)合，在海洋動(dòng)物運(yùn)動(dòng)模式、器官形成與生存策略研究獲得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果“Genomic and single-cell analyses reveal genetic signatures of swimming pattern and diapause strategy in jellyfish”于7月15日在線發(fā)表于Nature Communications。

海洋生命的起源與演化問(wèn)題是當(dāng)今海洋基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域的重要命題。海洋生物復(fù)雜性狀形成過(guò)程是物種多樣性形成的基礎(chǔ)，其演化過(guò)程與機(jī)制一直是學(xué)術(shù)界探究的熱點(diǎn)之一。本研究聚焦海洋動(dòng)物中維持運(yùn)動(dòng)平衡感知的器官多樣性演化開(kāi)展研究，揭示了海洋動(dòng)物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)模式與器官形成的演化與調(diào)控特征（圖1）。

圖1 動(dòng)物界平衡感知器官的多樣性演化

研究團(tuán)隊(duì)將水母與硬骨魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳類(lèi)動(dòng)物比較，發(fā)現(xiàn)CHSY1、USH2A、KIAA2026等基因受到明顯正選擇，而這些基因都參與了動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)功能；同時(shí)，基于水母與其它近緣物種全基因組結(jié)構(gòu)特征的系統(tǒng)比較，創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)“耳石形態(tài)發(fā)生”（OMs）的基因家族在燈塔水母中發(fā)生特異性丟失，據(jù)此，在海月水母中對(duì)該基因進(jìn)行原位雜交和RNA干擾實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該基因主要在海月水母平衡囊組織區(qū)域表達(dá)，而敲降該基因則會(huì)導(dǎo)致海月水母碟狀體無(wú)法正常發(fā)育出平衡囊，證明該基因在水母平衡囊形成中發(fā)揮了重要功能（圖2）。

圖2 燈塔水母中的丟失基因及受選擇基因特征

本研究基于單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析，同步解析了水母逆向發(fā)育過(guò)程中的滯育特征及相關(guān)分子調(diào)控機(jī)制，提出了逆向發(fā)育和持續(xù)休眠狀態(tài)可能是燈塔水母應(yīng)對(duì)不利海洋環(huán)境的適應(yīng)策略。

研究員董志軍、博士生王方晗、副研究員劉雅莉和博士生李勇學(xué)為本文共同第一作者，南海海洋所研究員林強(qiáng)和煙臺(tái)海岸帶所研究員董志軍、研究員趙建民為本文共同通訊作者。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查計(jì)劃項(xiàng)目等聯(lián)合資助。

論文信息：Zhijun Dong#*,Fanghan Wang#,Yali Liu#,Yongxue Li#,Haiyan Yu,Saijun Peng,Tingting Sun,Meng Qu,Ke Sun,Lei Wang,Yuanqing Ma,Kai Chen,Jianmin Zhao* & Qiang Lin*. Genomic and single-cell analyses reveal genetic signatures of swimming pattern and diapause strategy in jellyfish. 2024 (15):5936. DOI: 10.1038/s41467-024-49848-z.