文种金鱼 “国粹”金鱼进化起源和驯化的前世今生

有无背鳍是区分中国金鱼和蛋金鱼的重要特征。张吉森供图

与其他鱼类相比，金鱼造型独特，色彩绚丽。 金鱼的水泡眼睛、头上的肉瘤等怪异特征就是它的价值所在，吸引着古往今来的人们。 是什么创造了这些独特的特征？ 金鱼从哪里来？

近期，我国科研人员在“国粹”金鱼进化起源和驯化历史研究方面取得重要进展。 他们从基因组学的角度，揭示了金鱼起源、进化和驯化的前世今生，并成功“定位”了控制金鱼独特性状的因素。 关键基因。

相关研究成果发表在美国国家科学院院刊上，具有重大的工业价值和科学意义。

利用基因组“图谱”寻找“祖先”

金鱼由鲫鱼进化而来，已是学术界的共识。 我国金鱼研究先驱、中科院院士陈震在1954年给出了理由：任何种类的金鱼都可以与野生鲫鱼杂交，杂交后的后代将具有正常的繁殖能力； 而草金鱼和鲫鱼的差异很小，胚胎和幼年阶段的单尾金鱼和鲫鱼在物理上是完全相同的。 日本生物学家利用金鱼和鲫鱼的血清进行沉淀反应试验，证实金鱼和鲫鱼是同一物种。

“这次，我们在基因组规模上证明了金鱼是由野生鲫鱼进化而来，更加‘有说服力’。” 论文共同通讯作者、福建农林大学海峡联合研究院教授张吉森在接受《中国科学报》采访时表示。

他们利用PacBio单分子测序、染色质三维​​构象捕获（Hi-C）和光学图谱BioNano基因组研究技术构建了高质量的基因组图谱，基因组完整性达到94.7%。

此外，他们对16个野生鲫鱼个体和185个代表性金鱼品种进行了重新测序，发现金鱼与鲫鱼的亲缘关系非常密切，进一步证实了金鱼起源于鲫鱼的观点。

追溯到鲫鱼还没有结束。 展望未来，金鱼真正的“祖先”是什么？

已知金鱼有100条染色体和2组亚基因组。 它属于鲤科亚科，其进化路径也非常独特。

根据前期研究结果，研究小组将目标瞄准了Barbelinae亚科。 他们对二倍体亚科的六种代表性二倍体物种，即条纹触须、大鳞触须、长腰触须、黑鳍触须、雪莉触须和裂峡触须进行了重新测序，并与金鱼的基因组进行了比较。 在比较过程中，我们有了重要的发现。

“金鱼的‘祖先’之一很可能是一千万多年前染色体数为50的触须鱼，它们与其他多倍体鱼类杂交，进化出了后来的金鱼。‘祖先’的另一半如果还没有找到踪迹，我们猜测，在进化过程中，或许有一半的‘祖先’已经灭绝了。” 论文共同通讯作者、福建师范大学生命科学学院教授陈友强在接受中国科学报采访时表示。

论文共同第一作者、闽江大学唐伟奇博士表示，此次构建的金鱼基因组做出了巨大的学术贡献。 它不仅为异源多倍体脊椎动物的基因组进化提供了新的见解，而且可以促进整个金鱼产业的发展。 发展。 “当没有基因组的时候，大家都在黑暗中行走。现在有了基因组的‘图谱’，很多研究工作就可以陆续开展了。” 他告诉中国科学报。

国内驯化有助于遗传育种

历史上，人类驯养了大量的动物，有的是为了食物，有的是为了陪伴，而金鱼则是作为人们观赏的“装饰品”。

“金鱼是人类改造自然界的典型物种，越是‘怪异’，就越是‘受欢迎’。比如没有背鳍、头上长肉瘤、眼睛有水泡、三条尾巴、四尾等等，这些都是人工‘干预’，所以这个过程就叫驯化。人工选择让金鱼在人类驯化的过程中积累了大量不同的‘变异’。” 张吉森说道。

“古人在自然界中发现了红鲫鱼，红色在中国代表着吉祥，所以深受人们的喜爱。很多寺庙也开始饲养这种红鱼，民间喜好与宗教结合起来。后来，在反复养殖的过程中，经过驯化，金鱼出现，养殖开始在宫廷和贵族中流行，金鱼逐渐融入文化。” 唐伟奇介绍。

中国史料中关于金鱼的记载很多，最早始于晋代。 后来，唐宋、明中后期、清代出现了大量与金鱼有关的文献、绘画、陶瓷、诗歌等。 红色基因是最早金鱼被驯化或半驯化的标志。

随着文化和交流的发展，金鱼于1502年传入日本，17世纪传入欧洲，再到美国，进而传播到世界各地。 经过中国、日本和欧洲几代人的驯化，目前全世界有超过250种金鱼。

“在这个过程中，金鱼的进化有着清晰的路线图，经历了野生鲫鱼到草金鱼，再发展成文化金鱼，再到产生蛋金鱼的驯化历史。” 张吉森说，其中，有无背鳍是区分文种金鱼和卵种金鱼的重要特征。

研究人员利用文化和鸡蛋品种的杂交后代中F1背鳍性状的分离比，表明背鳍性状受多个遗传位点控制，并具有母系遗传效应。 研究进一步发现了378个与背鳍表型相关的基因。 这些基因的发现为分子定向育种奠定了坚实的基础。

大多数鱼如果没有背鳍就会失去平衡，但金鱼不会受到影响。 事实上，许多不适用于其他鱼类的“突变”表型在金鱼中得到了突出体现。

生物进化改变是为了更好地伪装自己在自然界中生存，而金鱼则恰恰相反。 “它的‘变异’大多不利于生存。比如，它鲜艳的体色让它更容易受到其他生物的攻击；而它胖乎乎的身体让它很难快速游动，这让它看起来很傻，但不利于逃离大自然。” 张吉森说道。

正是因为金鱼有如此多的“变异”特征，品种如此之多，金鱼不仅成为人们欣赏的“瑰宝”，也成为科学界的“烫手山芋”。 很多科学家都用金鱼作为研究遗传进化的模型，可以发现很多遗传规律。

“持续的定向选择已经固定了这些流行的突变性状。我们利用基因组学来找到这些基因位点，从而形成一个巨大的突变基因数据库。” 张吉森表示，希望未来，我们能够将决定这些表型特征的基因应用到金鱼遗传育种中，推动行业更好的发展。

表型性状的重大“爆发点”

在金鱼丰富的变异性状中，有一个特别有趣的“爆点”，即金鱼的透明鳞片性状，这是中国遗传学研究史上著名的孟德尔性状。

早在1928年，陈震就在文章中提到，金鱼的透明鳞片与某种色素相关基因有关。 但这个基因是什么以及它在哪里的答案一直没有找到。

时隔92年，研究团队首次在金鱼基因组中定位到这个色素相关基因。 “普通鱼的鳞片会反射光线，但金鱼的鳞片是透明的，可以看到鱼的内脏。这种特性与真皮中色素细胞的‘消失’有关。” 唐伟琪说道。

色素细胞在人类黑色素瘤的发展中发挥着重要作用。 在陈友强看来，研究金鱼色素相关基因可以为人类黑色素瘤相关疾病的研究提供一些重要线索，具有重要的科学意义。

在团队成员看来，他们的研究工作还不够“完美”。

“目前只有初步结果，还有很多科学问题需要解决。接下来，我们可以对这些‘突变’性状的基因——比如头部肿瘤是如何出现的，进行功能研究，从而找出答案内部遗传因素。” 陈友强认为，金鱼的很多表型实际上是“异常”、“畸形”。 对于金鱼来说，这些是“闪光点”，但这些表型缺陷如果落在人类身上就是一件坏事。 如果能找到原因，可为人类生物医学中类似的突变现象提供线索。

“我们可以采取更多的金鱼材料进行研究，如果我们对每一个特性进行一一探索，一定会解开许多新的秘密。”唐伟奇说。

“世界金鱼看中国”。 近年来，我国金鱼养殖业发展迅速，其中福州尤为典型。 陈友强表示，未来，分子育种技术有望提高育种质量，缩短育种周期，大力推动我国金鱼产业的“腾飞”。 （来源：中国科学报张庆丹）

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