来自剑桥大学、英国威康桑格研究所、挪威奥斯陆大学以及荷兰、瑞士和美国研究所的一个国际团队对24种南极鱼类的基因组进行了测序。他们的工作发表在《自然通讯》上，使人们能够研究这些鱼类如何在零度以下的南大洋中生存，并揭示这些标志性动物的进化历史。

Notothenioids是一组独特的鱼类。它们生活在南极冰层下方的寒冷水域中，通过环绕大陆的环流基本上与海洋世界的其他部分隔离。Notothenioids已经进化出抗冻蛋白，使它们能够在水温可达-2°C的环境中生存，而这种环境对大多数物种来说都是不利的。一种被称为“冰鱼”的Notothenioids亚群已经失去了与氧结合的血红蛋白，这使得它们成为唯一已知没有红细胞的脊椎动物。

研究人员对24种鲫鱼的基因组进行了测序。这些新的基因组数据是使用最新的长读技术生成的，这使得研究小组能够确定基因组中以前无法破译的复杂、重复的DNA区域的序列。利用这些新数据，他们探索了notothenioids的进化历史以及支持极端寒冷适应的机制。他们表明，耐寒的Notothenioids在大约1070万年前从其他物种中分离出来，这比之前认为的要晚，并且许多新物种在大约500万年前开始快速进化。

一些基因组特征有助于该群体的生存和建立。研究人员发现，专门生活在极端寒冷环境中的物种的基因组大小增加了一倍，例如鳅鱼科(Channichthyidae)或“冰鱼”。基因组大小的扩大是由于被称为转座子的基因组元件数量的大幅增加，这些元件能够将自身复制到基因组内的新位置，并有可能引入新功能。

与此同时，通常被认为对生存至关重要的功能，例如血红蛋白的产生，在“冰鱼”中已经丧失。

“在如此恶劣的环境中生存需要生物体进行额外的补偿，这些鱼已经发育出特殊的蛋白质，可以充当防冻剂以防止它们结冰，”伊利亚娜·比斯塔博士说。

“这些鱼是已知的唯一完全失去血红蛋白的脊椎动物，它们的血液看起来是白色的。这是值得注意的，因为需要血红蛋白在体内输送氧气;冰鱼的血红蛋白损失是唯一可能的，因为氧气在非常高的水中溶解得更好。低温，以及额外的基因组和生理适应。”

“Notothenioids鱼类生活在生存能力的边缘。对它们的大量基因组进行测序可以深入了解它们如何进化以在其中生存，并支持我们对关键生态系统的理解。这项研究是基因组学进步如何彻底改变的一个很好的例子。我们了解世界各地生物多样性的能力，”理查德·德宾教授说。

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标签：基因组鱼类血红蛋白