來自深圳華大基因研究院的研究人員，對4種代表性的彈涂魚（mudskippers）進(jìn)行了基因組測序，由此闡明了兩棲魚類適應(yīng)陸地生活環(huán)境的分子機(jī)制。相關(guān)研究論文發(fā)布于12月2日的《自然通訊》（Nature Communications）雜志上（延伸閱讀：華大基因Science參與發(fā)布1KITE項目里程碑研究 ）。
深圳華大基因研究院的石瓊(Qiong Shi)研究員、王?。↗un Wang）研究員以及卞超（Chao Bian）是這篇論文的共同通訊作者。
在泥盆紀(jì)(the Devonian period)由水生向陸生過渡是脊椎動物進(jìn)化*zui重要的事件之一，其導(dǎo)致了四足動物在陸地上出現(xiàn)。正是由于這次生物事件，現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)的雛形才開始形成。有意思的是，有幾種在進(jìn)化較晚期出現(xiàn)的硬骨魚類獨立地進(jìn)化出了適應(yīng)能力，使得它們生命中相當(dāng)大的一部分時間能夠在陸地上生活。對陸地生活的這些適應(yīng)包括依靠空氣呼吸，較高的氨耐受能力，利用胸鰭在陸地上爬行等。但目前對于這些適應(yīng)的遺傳基礎(chǔ)仍知之甚少。
彈涂魚又稱跳跳魚，是zui大的一群兩棲硬骨魚類。彈涂魚是世界上*一種能在陸地上活動的魚類，它們適應(yīng)*的生境，生活在近海沿岸及河口高潮區(qū)以下的灘涂上或是咸淡水的交界處。它既能在水中呼吸，也能在空氣中呼吸。在水里時，靠腮來呼吸。當(dāng)它離開水時，彈涂魚會在嘴里含上一口水，以此來延長在陸地上停留的時間。嘴里的這口水可以幫助它呼吸，就像潛水員身上背地氧氣罐。盡管彈涂魚喜歡在烈日下跑來跑去，但它終究是魚，所以仍然得隨時保持身體濕潤，否則就會死亡。
彈涂魚的眼睛突出于頭頂，長得像燈泡似的。它的眼睛具有很強(qiáng)的視力，能看見混濁不清的水下物體。腹鰭呈吸盤狀，能固定和支撐身體。胸鰭的肌肉特別發(fā)達(dá)，有利于爬行和跳躍。當(dāng)彈涂魚在水里時，把鰭當(dāng)成漿，能自由地劃行。離開水時，前鰭就會變得像腿一樣，在陸地上行走、爬升和跳躍。（Periophthalmus）、青彈涂魚屬（Scaraos）和齒彈涂魚屬(Periophthalmodon)，這些魚類代表了對陸地生活不同程度的適應(yīng)。因此，彈涂魚是我們了解兩棲類動物適應(yīng)陸地生活潛在遺傳改變的理想生物。

在這篇新文章中研究人員報告稱對四種代表性的彈涂魚進(jìn)行了全基因組測序，闡明了這些適應(yīng)潛在的分子機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)彈涂魚中一些先天免疫系統(tǒng)基因發(fā)生了擴(kuò)增，有可能提供了對陸地病原體的防御能力。彈涂魚鰓中幾個與氨排泄通路相關(guān)的基因經(jīng)歷了正選擇，表明它們在彈涂魚對于環(huán)境氨的耐受中起重要作用。一些與視覺相關(guān)的基因差異性地丟失或突變，證實發(fā)生了與空中視覺相關(guān)的一些基因組改變。此外，對暴露于空氣中的彈涂魚進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，研究人員還揭示出了響應(yīng)缺氧上調(diào)或下調(diào)的一些調(diào)控信號通路。
當(dāng)前的研究為我們了解脊椎動物從水生向陸生過渡潛在的分子機(jī)制提供了一個寶貴的資源。