我國科學家通過基因組數據分析，揭示了古脊椎動物從(cong) 水中登上陸地這一演化事件的曆程，解答了關(guan) 鍵性的演化問題，找到古魚類在登陸之前已經完成的關(guan) 鍵性準備，並確認魚鰾起源自原始的肺，證明了達爾文關(guan) 於(yu) 肺和魚鰾關(guan) 係的假說。這一重大成果最新發表在學術期刊《細胞》上。

　　如何在不憑借水體(ti) 浮力的情況下用魚鰭支撐身體(ti) 運動，並從(cong) 呼吸水中的氧轉為(wei) 呼吸空氣中的氧……在從(cong) 水生到陸生的演化過程中，脊椎動物有許多障礙需要克服。“陸地脊椎動物的起源一直是生物演化研究關(guan) 注的重點。我們(men) 的祖先從(cong) 水裏來，這已經是共識，但魚類在登陸過程中，身體(ti) 結構和生理功能都產(chan) 生了大量適應性變異，比如由魚鰭變為(wei) 四肢以支撐身體(ti) 運動，由鰓呼吸變為(wei) 肺呼吸等。”論文第一作者、深圳華大生命科學研究院研究員畢旭鵬說。

　　雖然現生兩(liang) 棲類被認為(wei) 是成功登陸的脊椎動物，但是最早上岸的“先遣隊”卻早已湮沒在曆史長河中。幸運的是，多鰭魚、鱘魚、弓鰭魚等現生水生物種還保留許多與(yu) “先遣隊”類似的生物學特征。例如，塞內(nei) 加爾多鰭魚擁有原始的肺，可以脫離水麵存活一段時間，並且能夠在氧容量極低的環境中通過背部的噴水孔呼吸空氣。“這一研究從(cong) 多鰭魚等遠古孑遺動物入手，結合魚類解剖學、古生物學、比較基因組學等多學科交叉手段，揭示了脊椎動物從(cong) 水生到陸生演化的相關(guan) 遺傳(chuan) 基礎。”論文通訊作者、深圳華大生命科學研究院副院長、丹麥哥本哈根大學終身教授張國捷說。

　　“達爾文曾提出肺和魚鰾是同源器官的假說。我們(men) 從(cong) 結構和基因表達上證明了這一假說，而且確認了演化的先後順序，即魚鰾從(cong) 原始的肺演化而來。”論文通訊作者、中國科學院古脊椎動物與(yu) 古人類研究所研究員朱敏強調。“遠古魚類的肺或魚鰾表麵血管密布，這有助於(yu) 氧的擴散和運輸。而一些肺特異性表達基因在魚類祖先的體(ti) 內(nei) 出現，則暗示著‘原肺’形成的分子基礎在魚類登陸前就已經建立。”論文通訊作者、西北工業(ye) 大學教授王文進一步解釋。

　　心肺係統協同演化對脊椎動物登陸相當重要。從(cong) 魚類的“一心房一心室”到人類的“兩(liang) 心房兩(liang) 心室”，心髒結構趨於(yu) 完善，功能變得複雜。“我們(men) 找到了與(yu) 這一演化過程功能創新相關(guan) 的遺傳(chuan) 證據，新發現的基因調控元件與(yu) 人類心髒疾病有關(guan) 。”在張國捷看來，基於(yu) 物種演化過程的比較分析，既為(wei) 揭示生物複雜性狀的形成機製提供了重要手段，也為(wei) 生物醫學研究提供了有力工具。（記者張蕾）

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