科学家揭示最深海居民如何适应环境

对生活在最深的已知脊椎动物物种深渊蜗牛的遗传分析表明，它具有许多关键的适应能力，可以在 6,000 多米的海底生存。

这项研究结果今天作为 eLife 审阅的预印本发表，编辑们称其为深海适应机制和深渊蜗牛的进化历史提供了令人信服的证据。

结果表明，拥有cldnj和fthl27两个基因的多个拷贝， 使得深渊蜗牛能够保持听觉并承受水下承受的巨大压力。

深渊蜗牛鱼作为有记录以来最深的水下脊椎动物让生物学家着迷。深渊带由此得名，其特点是高静水压力——来自海水的深度和密度——完全黑暗和贫瘠。由于难以在如此深度观察生物，因此很难对该物种进行长期研究。

“我们对深渊蜗牛的了解存在许多空白，”中国西安西北工业大学生态与环境学院的主要作者徐文杰说。“问题仍然是它如何进入并适应深渊带——它依靠什么感觉，以及它如何承受所承受的极端静水压力?”

为了解决这些问题，徐和同事从太平洋马里亚纳海沟收集了四种深渊蜗牛(Pseudoliparis swirei )，并从黄海收集了四种浅栖田中蜗牛。通过结合使用 DNA 测序技术，该团队能够生成每个物种中存在的所有基因的集合。通过比较和对比深海和浅海物种之间的基因表达率，研究小组可以推断出深渊蜗牛首次进入深渊带的时间，以及使其能够在新环境中适应和繁殖的遗传变异。 .

利用这些数据，研究小组估计深渊蜗牛和田中蜗牛在大约 1800 万年前分化，并进一步估计生活在 1000 米左右的深渊蜗牛和其他 Liparidae 物种在大约 990 万年前分化——接近马里亚纳海沟形成时间。因此，他们推测，深渊蜗牛的祖先在大约990万年前首先适应了1000m的深海，并随着马里亚纳海沟的形成而逐渐适应了更深的深度。

科学家们说，深渊区完全没有光线似乎对深渊蜗牛产生了深远的影响。他们观察到许多与视力相关的基因大量丧失，这表明由于深渊带缺乏光线，视力对于生存不再重要。此外，许多与昼夜节律相关的基因不存在，尽管一些重要的时钟控制基因仍然存在。这表明深渊蜗牛的节律周期一直保持着，但不再基于太阳的运动。基因gpr27的缺失会增加脂质动员，这也可能是深渊蜗牛在饥饿时期生存的一个关键机制。

此前有人认为，能够在高压下维持蛋白质功能的化合物TMAO是深渊蜗牛能够在比任何其他已知脊椎动物更深的深度生存的关键因素。然而，研究小组观察到，深渊蜗牛体内产生TMAO的酶黄素单加氧酶3( fmo3 )的表达与许多表层海洋物种的表达相同。相反，Xu 及其同事提出，深渊蜗牛中两个基因的多个拷贝和表达增加可能比 TMAO 发挥更重要的作用。

第一个是cldnj，这是形成耳石所必需的基因——耳石是内耳中由碳酸钙构成的结构。通常，碳酸钙无法在水下约 4,000 米以外有效地积累形成耳石。然而，深渊蜗牛鱼的耳石与田中蜗牛的耳石一样致密。因此，深渊蜗牛拥有的三个cldnj副本很可能对于维持深渊区耳石的完整性和维持听觉功能至关重要。

第二个基因是fthl27，它编码铁蛋白。这种蛋白质显着提高了对活性氧的耐受性，活性氧是造成高静水压造成损害的原因。Hadal snailfish 有 14 个fthl27拷贝，而 Tanaka 的 snailfish 有 3 个拷贝。fthl27的大规模扩增和高表达，以及深渊蜗牛中许多与 DNA 修复相关的基因，很可能对于它们适应深渊带的环境至关重要。

作者呼吁对深渊蜗牛的适应性进行进一步研究，以巩固他们的发现。特别是，他们表示，其神经系统适应高静水压力的能力值得在未来进行更深入的研究。

标签：

免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！