龍，是中國神話與(yu) 傳(chuan) 說中出現的一種若有似無的神秘生物，是中華民族所敬奉之圖騰，也是祥瑞降福的象征。在我們(men) 的“童年回憶”《西遊記》中，龍可以興(xing) 風布雨，統領水族，住在深海的龍宮中。但隨著懵懂的時光悄悄流逝，現在要是問你“海裏真的有龍嗎？”，八成會(hui) 得到否定的答案外加一個(ge) 不屑的眼神。海裏確實沒有傳(chuan) 說中能“登天潛淵”的神龍，但卻有同樣長相獨特，神秘莫測的海龍。

　　Part.1

　　海龍

　　與(yu) 傳(chuan) 說中的龍擁有魚鱗、蛇身、鹿角等不同動物的特征類似，海龍這類“奇葩”物種也仿佛是由不同的生物“拚湊”而來。他們(men) 有著像馬一樣的頭部，身上長滿了枝葉，還有著長長的尾巴和管狀的吻部（圖1），這要是不見照片，單靠文字描述估計難以讓人相信它們(men) 真的存在。想必達爾文當年見到海龍時也深感震撼，因此在《物種起源》中形容它們(men) 為(wei) “生物進化的無盡形態之美” 。

　　其實，海龍是一種魚類，隸屬於(yu) 海龍目（Syngnathiformes）海龍科（Syngnathidae），與(yu) 我們(men) 所熟知的海馬是近親(qin) 。除了長相奇特之外，海龍科魚類是動物界中唯一 “雄性懷孕”類群，繁殖季節，雌性會(hui) 將卵產(chan) 至雄性腹部或尾部的育兒(er) 袋內(nei) ，由雄性完成孵育過程。海龍科物種奇特的長相，以及“繁殖逆反行為(wei) ”和“性角色逆轉”特征也一直是學術界的未解之謎。

　　近日，《科學進展》（Science Advances）以封麵論文形式報道了中國科學院南海海洋研究所林強研究員團隊牽頭完成的最新科研成果，揭示了關(guan) 於(yu) 草海龍附葉形成與(yu) 牙齒丟(diu) 失的演化機製，並首次闡明了海龍科魚類性別決(jue) 定基因的產(chan) 生和演化曆程（圖1）。

　　Part.2

　　海草床中的“隱士”

　　草海龍身體(ti) 表麵有大量枝葉狀結構，稱作“附葉”。“附葉”是草海龍為(wei) 適應海草床而演化出的新器官，也是生物對環境適應性進化的重要響應。研究發現，“附葉”由基部骨骼和上部結締組織組成，這樣的結構能夠使其隨水流搖曳，讓草海龍完美隱匿於(yu) 所生活的海草床中。“附葉”表達基因主要從(cong) 皮膚和鰭等器官募集而來，表明相關(guan) 基因對新器官產(chan) 生和維持的重要作用。另外，“附葉”還擁有大量免疫反應和組織修複的相關(guan) 基因，暗示附葉不僅(jin) 是“擬態”工具，同時具有重要的免疫和再生作用，幫助草海龍應對捕食者捕食或病原微生物侵擾，可能對草海龍成功適應海草床生態係統有著重要意義(yi) （圖2）。

　　（A）草海龍附葉結構示意圖及橫截麵組織學結構，（B）基因募集分析

　　Part.3

　　吃肉卻沒有牙齒

　　草海龍主要以小型甲殼類為(wei) 食，是名副其實的“肉食動物”。然而，它們(men) 卻沒有牙齒用以捕獵，主要依靠細長的管狀吻吸食獵物。研究表明，脊椎動物普遍存在的scpp5在草海龍中出現了假基因化。通過基因編輯技術敲除scpp5基因後，斑馬魚的牙齒減少且出現和畸形，證實了該基因的功能缺失是海龍科魚類牙齒丟(diu) 失的關(guan) 鍵因素（圖3）。

　　（A）斑馬魚咽喉齒位於(yu) 第五對鰓弓；（B）草海龍第五對鰓弓缺少咽喉齒；（C-J）野生型（D-E）和scpp5-/-突變體(ti) （G-I）斑馬魚的咽喉齒形態對比；（F，J）模式示意圖。

　　Part.4

　　基因複製決(jue) 定了是雌還是雄

　　在繁殖季節，草海龍為(wei) 一夫一妻配對繁殖。其後代性別比例也接近1：1，因此我們(men) 推測，草海龍性別可能由遺傳(chuan) 而非環境所決(jue) 定。圍繞海龍科魚類性別決(jue) 定特征，本研究對雌、雄草海龍及其近緣種綠海龍進行了全基因組比較分析，發現草海龍和綠海龍的性別決(jue) 定基因均為(wei) amhr2的雄性特異性拷貝amhr2y，但兩(liang) 者的基因座卻不相同；進一步研究表明，草海龍和綠海龍的amhr2y在兩(liang) 者的共同祖先就已產(chan) 生，但在綠海龍中與(yu) B-cadherin-like發生過基因融合事件（圖4）。同時，與(yu) amhr2相比amhr2y受到更為(wei) 強烈的選擇壓力，這也從(cong) 側(ce) 麵說明該基因複製後被賦予了新的重要功能。

　　（A）性別決(jue) 定區域和性別決(jue) 定候選基因；（B）amhr2y和amhr2基因在脊椎動物中的係統進化樹；（C）綠海龍amhr2y基因形成示意圖。

　　雖無法像傳(chuan) 說中的神龍般騰雲(yun) 駕霧，但在海中，草海龍一樣可以搖曳生姿。然而，這種“最優(you) 雅的魚類”分布卻極為(wei) 有限且數量稀少，被稱為(wei) “海洋中的大熊貓”。不但如此，草海龍對環境要求極高，人類擾動或極端氣候變化都可能導致其種群數量發生劇烈變化。對草海龍適應性進化的研究除了能夠解析它們(men) 獨特形態的演變，還能讓更多人了解這一美麗(li) 的物種，進而加強草海龍和棲息地的保護措施，避免讓它們(men) 也成為(wei) 像神龍一樣的傳(chuan) 說。

　　相關(guan) 論文信息：Seadragon genome analysis provides insights into its phenotype and sex-determination locus。 Science Advances， 18 Aug。 2021， DOI： 10.1126/sciadv.abg5196。 （https：//advances.sciencemag.org/content/7/34/eabg5196）

　　轉自中科院之聲，來源中科院南海海洋所

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