研究人员对海马的整个基因组进行测序 研究进化的基本机制

毫无疑问，海马属于达尔文的“无尽形式最美丽”。它的体形是独一无二的。它既没有尾巴也没有骨盆鳍，它垂直游动，骨板加强了它的整个身体，它没有牙齿，这是鱼类的罕见特征。另一个特点是男性海马是怀孕的人。这个基因组计划由来自康斯坦茨的Axel Meyer教授研究小组和来自中国和新加坡的研究小组的六位进化生物学家组成，对虎尾海马的基因组进行了测序和分析。他们获得了与生物多样性研究相关的新的分子进化结果：基因的丢失和重复以及基因组中调节元件的丧失都促成了海马的快速进化。结果将于2016年12月15日在Nature上作为封面故事发布。

关于多样性如何出现的基因组测序以及其遗传基础的问题是的，可以通过海马的例子得到极好的回答，因为在短时间内在海马中发展出许多独特的特征。这就是围绕进化生物学家Axel Meyer教授的研究人员如何能够确定海马牙齿消失的遗传基础：许多鱼类和人类都存在并导致牙齿发育的基因在海马中丢失了。由于海马消耗食物的特殊方式，海马不再需要牙齿。它不是咀嚼它的猎物，而是用它长长的鼻子所产生的巨大负压吸收它。同样的遗传没收适用于有助于嗅觉的基因：海马在视觉上捕杀并且具有非常好的视力，使用可以彼此独立移动的眼睛。特别值得注意的是骨盆鳍的丢失。从进化的角度来看，它们与人类腿部的起源相同。在几乎所有的脊椎动物中都发现了一个重要的基因tbx4，它负责这一特征，但在海马的基因组中却缺失了。为了测试该基因的功能，除了基因组分析之外还进行功能分析。为此目的，通过斑马鱼(一种遗传模型系统)中的CRISPER-cas方法使相应的基因失活。结果，这些鱼也失去了他们的骨盆鳍。这证明了该基因在骨盆鳍“正常”发育中的重要性。

除基因缺失外，还检测到海马演变过程中的基因重复。当基因重复时，拷贝可以实现全新的功能。在海马中，这可能是新创造的基因的一部分如何使男性怀孕成为可能。这些基因可能通过协调胚胎在雄性育雏袋内的孵化来调节怀孕。一旦胚胎孵化，其他基因就会被激活。该研究的作者假设这些基因有助于婴儿鱼离开雄性育雏袋的过程。

根据自然界的这项研究，进化不仅通过改变基因的主要作用起作用，而且还影响进化过程中的调节元件(遗传开关)。调节元件是控制基因功能的DNA片段。由于它们具有重要的调节功能，因此它们中的一些在进化过程中几乎没有变化。但是在海马中缺少了几个这样不变且看似至关重要的元素。对于鱼类骨骼的典型发育以及人类的典型发育，这也是尤其如此。这可能是海马骷髅被如此大修改的原因之一。例如，它没有肋骨。相反，它的身体是用骨板装甲，增加力量和更好的保护免受捕食者。此外，它的卷曲尾巴可以让海马被伪装，并通过坚持海藻或珊瑚保持不动。基因组序列表明相应调节序列的丧失导致了这种骨化。

由于其特殊的形态，海马极好地展示了遗传变化如何导致区分性状的进化变化 - 从而更好地理解海马等奇异和美丽生物进化的遗传基础。