深海巨怪不再神秘,人类首次获取其全基因组序列

发布网友 发布时间：2022-10-04 04:26

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热心网友 时间：2023-10-13 06:16

在北欧的神话中，深海里存在着一种体长150米的巨型怪物，它们居住在挪威和格陵兰岛海岸附近，所以又被称之为挪威海怪（名字叫做克拉肯，Kraken）。

一般认为挪威海怪是一种体型巨大的章鱼或者乌贼，很多小说或者影视剧中都出现过(比如《加勒比海盗》)。对于航船来说，挪威海怪代表的就是死亡。据说当它浮在水面的时候，有些水手会误把它的身体当作一座“小岛”，甚至会登上这座小岛，在上面安营扎寨，结果在它沉下去的时候葬身海底。最恐怖的还是挪威海怪的巨型触角，随便一拍就可以打碎一艘航船。

19世纪以来，随着现代生物学的发展，人们对海洋有了更多的了解，大多数人已经相信挪威海怪其实就是巨型乌贼! 海里发现五六米，甚至十多米长的巨型乌贼并非没有可能，有时巨型乌贼也确实会袭击过往船只，因此，过于荒诞的海怪传说逐渐消失。

巨型乌贼（giant squid，拉丁学名Architeuthis x），也叫大王乌贼，这种神秘的巨型头足类动物，分布在除南北极以外的其他深海区。它们拥有无脊椎动物中最大的大脑，行为复杂而敏捷，还拥有出色的伪装和模仿等不可思议的技能，这使得科学研究进行的十分困难。

迄今为止，几乎没有一只巨型乌贼被活捉，所以它们的许多生物特性仍然是个谜。仅有的一些被研究过的标本，都是被冲上岸或被渔*外拖上来的尸体。

但是，令人惊喜的是，2020年1月16日，哥本哈根大学领导的一个研究小组在华大基因大数据期刊 GigaScience发表了题为：A draft genome sequence of the elusive giant squid, Architeuthis x 的研究论文。

该研究首次公布了神秘巨型乌贼的全基因组序列，揭示了其解剖和进化的重要线索，让我们对这种神秘生物的认知又进了一大步。

巨型乌贼全基因组数据的发布为未来研究这个令人敬畏的生物奠定了基础，也进一步增加了我们对地球上生命多样性的理解。

研究人员发现巨型乌贼的基因组很大，据估计有27亿个DNA碱基对，大约是人类基因组的90%。

参与测序研究的科学家Caroline Albertin介绍说：就基因而言，我们发现巨型乌贼和其他动物很像。这意味着我们可以通过研究这种奇怪的动物来更多地了解人类自己。她在2015年还曾领导一个团队，对头足类动物(包括乌贼、章鱼、墨鱼和鹦鹉螺)进行了首次基因组测序。

Albertin分析了巨型乌贼中几个古老、知名的基因家族，并与已测序的其他四种头足类物种以及人类基因组进行了比较。

她发现几乎所有动物中重要的发育基因（Hox和Wnt）在巨型乌贼基因组中仅呈单拷贝存在。这意味着这种巨大的无脊椎动物并不是通过全基因组复制才变得如此庞大的，而是进化很久以前就采取了这种策略来增加体积。

所以，了解这个物种是如何变得如此巨大的，还需要进一步 探索 它的基因组。

Albertin说：“基因组是回答这些神秘动物的许多生物学问题的第一步。例如，它们如何获得无脊椎动物中最大的大脑、复杂的行为和敏捷性以及令人难以置信的瞬时伪装技能等。虽然头足类动物有许多复杂而精细的特征，但它们被认为是独立于脊椎动物进化而来的。通过比较它们的基因组，我们可以回答头足类动物和脊椎动物的构造是否相同或不同。”

Albertin还在巨型乌贼基因组中发现了100多个原钙粘蛋白（procadadherin）家族的基因，而这些基因在无脊椎动物中并不常见。

她说:“人们认为原钙粘蛋白在正确连接复杂的大脑方面很重要。而且，原钙粘蛋白被认为是脊椎动物的创新，所以当我们在巨型乌贼基因组中发现超过100个原钙粘蛋白基因的时候，我们感到非常惊讶。”

最后，她分析了一个迄今为止头足类动物独有的基因家族，叫做反光蛋白（reflectin）。反光蛋白非常独特，在数据库中几乎找不到其他任何相似的同源蛋白。此外，反光蛋白的氨基酸组成也非常不同寻常，在普通蛋白质中常见的几种氨基酸（比如丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和赖氨酸）几乎不存在于这一蛋白质中，而相对稀少的氨基酸（如酪氨酸、色氨酸、甲硫氨酸和精氨酸）在反光蛋白中的含量却达到了一半以上。

这种蛋白质具有非常高的折光率，可以几乎反射所有可见光，高于其他所有目前所知天然存在的蛋白质。反光蛋白编码一种与彩虹色有关的蛋白质。颜色是伪装的重要组成部分，所以我们试图了解这个基因家族的作用及作用方式。

拥有这个巨型乌贼的基因组是帮助我们理解什么促使了头足类动物进化的一个重要节点。它还可以帮助我们了解新的基因是如何在进化和发育中出现的。

近年来，海洋变暖和酸化、污染、缺氧和捕鱼已经影响了头足类动物的数量。在巨型乌贼标本组织中发现了高浓度的汞，在深海头足类动物组织中也发现了大量的阻燃化学物质。因此，迫切需要对这些重要但很少见的动物有更深入的生物学了解，以帮助对它们进行正确的保护。

论文链接：

https://academic.oup.com/gigascience/article/9/1/giz152/5697198