跳到主要内容

知识开拓

浸大与科大共同主导合作研究 首次破译深海青口的基因组 研究刊於《自然――生态学与进化》

2017年5月23日

(前排左二)科大钱培元教授、(前排左三)浸大邱建文博士、(后排右一)科大孙进博士与他们的团队: (前排左) 浸大母华伟、(前排右)科大兰奕、(后排左起)浸大张燕杰和徐婷。
(前排左二)科大钱培元教授、(前排左三)浸大邱建文博士、(后排右一)科大孙进博士与他们的团队: (前排左) 浸大母华伟、(前排右)科大兰奕、(后排左起)浸大张燕杰和徐婷。
(左)深海贻贝Bathymodiolus platifrons 和 (右) 浅海贻贝 Modiolus philippinarum。
(左)深海贻贝Bathymodiolus platifrons 和 (右) 浅海贻贝 Modiolus philippinarum。
从蛟龙号观察窗看到的南海冷泉区深海贻贝群落。
从蛟龙号观察窗看到的南海冷泉区深海贻贝群落。

一项由香港浸会大学和香港科技大学共同主导的合作研究组装和注释了总长达16.4 亿硷基对的深海贻贝(俗称青口)基因组(其大小约为人类基因组的一半)。这是首次发表的深海海底大生物的基因组,结果将有助了解其他深海生物如管虫、蛤对深海极端环境的适应机制。

 

科大生命科学部讲座教授钱培元教授及浸大生物系副教授邱建文博士的研究结果已於上月初在国际权威学术期刊《自然――生态学与进化》中刊登。

 

用於是项研究的深海贻贝是邱建文博士在2013年参与内地载人潜水器「蛟龙号」在中国南海深海冷泉区考察时取得的生物样本。深海生物包括贻贝广泛分布在海底热泉和冷泉区,该处水压高、缺乏由光合作用产生的食物、温度变化大,并有大量的有毒物质,是非常极端的生存环境。由於缺乏深海生物的基因组资料,很难了解它们在极端的环境下的生存和适应机制。

 

研究比较了深海贻贝Bathymodiolus platifrons和从香港汀角区采集的浅水贻贝Modiolus philippinarum的基因特徵。通过进化分析,团队发现现代的深海贻贝是浅海贻贝的后裔,它们的祖先约於1亿1千万年前移居到深海,成功度过了约5,700万年前因全球温度上升而造成的海洋底部缺氧导致的大灭绝事件。

 

基因组比较显示,深海贻贝基因家族有明显的扩张,而这些扩张可能与其对深海环境的适应有关。例如,「热休克蛋白70家族」有稳定蛋白结构的作用,它们的扩张有助於修补深海生物在深海极端环境下蛋白质结构的损伤。另外,负责传送物质的「ABC 运输蛋白家族」的扩张,有利於深海贻贝透过鳃表皮细胞排出有毒物质。

 

负责免疫识别、内吞作用和细胞凋亡的基因家族的分析显示,深海贻贝有维持鳃内化学自养共生细菌的能力。研究团队还通过对贻贝鳃进行蛋白质组学研究,证明深海贻贝依靠甲烷营养共生细菌所合成养分,得以在没有光合作用产物的环境中大量繁衍。

 

钱培元教授说:「对深海贻贝共生生存机制的分析有助将来对其他海洋生物如管虫、蛤甚至珊瑚的共生机制的研究。」

 

邱建文博士说:「基因组资源可促进深海生物的基因联系的研究,有助於在资源丰富地区设立深海海洋保护区。」

 

是项研究由中国科学院先导专项、香港科技大学、浸会大学、深圳市科技创新委员会和广东省自然科学基金支持。其他主要合作者包括科大博士后研究员孙进博士以及张伟鹏博士、香港中文大学许浩霖博士以及其团队成员农文燕和张嘉敏、浸会大学李润生博士、深圳大学张煜博士、中国科学院南海海洋研究所张扬博士,以及美国伊利诺大学厄巴纳-香槟分校Christopher Fields博士。

 

按此浏览有关研究。

 

《自然――生态学与进化》亦发表了一篇评论文章介绍是项研究的结果与科学意义。