研究进展 | 水生所关于鱼类适应青藏高原极端环境的研究取得重要进展

素有“世界屋脊”之称的青藏高原，是世界上海拔最高、面积最大的高原，平均海拔4000米以上。青藏高原寒冷、低氧和强紫外线的环境条件，给土著生物的生存带来了严峻的挑战。

对于鱼类来说，青藏高原的极端环境使得高原土著鱼类主要局限在三个类群：

123种高原鳅属鱼类（Triplophysa）

76种裂腹鱼类（Schizothoracine fishes）

43种鰋鮡鱼类（Glyptosternoid fishes）

这三个鱼类类群种类繁多，广泛分布于青藏高原及其邻近地区，对青藏高原的极端环境表现出极强的适应性。

中国科学院水生生物研究所鱼类系统学与生物地理学学科组科研人员通过对高原鳅、裂腹鱼类、鰋鮡鱼类这3种高原鱼类和低海拔鱼类进行比较基因组学研究，探讨三大高原鱼类在适应青藏高原极端环境过程中发生的分子水平的趋同进化。

图1. 高原鱼类进化速率显著加快(Pfu, Pe. fulvidraco; Gma, Gl. maculatum; Pda, P. dabryanus; Tsc, T. scleroptera; Dre, D. rerio; Gdo, Gy. dobula)

研究结果显示：

1

三大高原鱼类与低海拔的鱼类相比均呈现出进化速率显著加快的现象；

2

高原鱼类中一共检测到368个基因受到了正选择作用，并显著富集于能量和低氧代谢的通路中；

3

在三大高原鱼类中鉴定到大量分子水平上的氨基酸平行替代，更重要的是这些氨基酸平行替代位点中近半数都是高原鱼类所特有的；

4

功能实验结果表明，低氧调控通路的关键基因VHL在常氧条件下三大高原鱼类均显著低于低海拔鱼类，但在低氧条件下均高于低海拔鱼类。

这些结果表明三大高原鱼类在青藏高原极端环境下发生了显著的趋同进化现象。

图2. 高原鱼类VHL基因在表达水平的趋同进化