它体长3~5厘米,体重通常不超过2克,却是地球上生物量最多的动物。它生活在南极,是南极洲生态系统里的关键物种,是鲸、海豹、海狗、企鹅等动物的主要食物来源。它就是被称为“海上金矿”的南极磷虾。
近日,由中国水产科学研究院黄海水产研究所、青岛华大基因研究院、德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所、澳大利亚联邦科学与工业研究组织等机构组建的国际研究团队,完成了迄今为止最大的动物基因组参考序列——南极磷虾基因组组装,并揭示了南极磷虾适应极端环境和群体历史演化的分子基础。相关研究成果在线发表于《细胞》。
虽然长得像小虾,南极磷虾却不是虾。它是一种生活在南极水域的海洋生物,因每隔两三秒就会发出一种类似磷光的黄绿色光而得名。中国水产科学研究院黄海水产研究所所长金显仕指出,作为人类可利用的最大的可再生动物蛋白储库及国家战略性资源,南极磷虾的重要性早已形成共识。
别看南极磷虾个头小,基因组却具有高复杂、高重复的特征。因此,基因组组装是阻碍该物种组学研究取得突破的最大难题。邵长伟说,为攻克这一难题,从2019年开始团队成员就咬紧牙关、埋头苦干,一直在摸索、调整策略。通过研究,我们构建了约48GB的南极磷虾基因组序列。这是什么概念?相当于人类基因组的16倍,是迄今为止最大的动物基因组参考序列,比已发表的非洲肺鱼和澳大利亚肺鱼的超大基因组还多20%~30%。
研究结果发现,虽然南极磷虾分布在不同区域,但其遗传序列组成并没有明显区别,这意味着不同地域群体之间没有实质性差异。不过,南极磷虾的遗传分化仍会受其所在环境的影响。除此之外,我们还发现气候变化也影响着南极磷虾种群的规模。
南极磷虾生命力顽强,不仅能适应南极恶劣的极昼、极夜环境,还极其扛饿。它们的绝技之一是在度过南极严酷且漫长的冬天时,利用蜕壳生长的方式进行负生长。
简言之,当食物不够时,南极磷虾能长出更小的壳来“瘦身”,并减少对食物的需求。那么,它是如何做到的?邵长伟表示,在磷虾基因组里鉴定得到的25个显著扩张的基因家族中,有6个基因家族与磷虾蜕壳及能量代谢相关。这表明,蜕壳和能量代谢相关基因的改变是南极磷虾对南大洋不稳定食物供应的适应。