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中國科學院南海海洋研究所林強團隊與煙臺海岸帶研究所董志軍團隊等聯(lián)合，在海洋動物運動模式、器官形成與生存策略研究獲得新進展，相關研究成果“Genomic and single-cell analyses reveal genetic signatures of swimming pattern and diapause strategy in jellyfish”于7月15日在線發(fā)表于Nature Communications。

海洋生命的起源與演化問題是當今海洋基礎科學研究領域的重要命題。海洋生物復雜性狀形成過程是物種多樣性形成的基礎，其演化過程與機制一直是學術界探究的熱點之一。本研究聚焦海洋動物中維持運動平衡感知的器官多樣性演化開展研究，揭示了海洋動物在長期進化過程中的運動模式與器官形成的演化與調(diào)控特征（圖1）。

圖1 動物界平衡感知器官的多樣性演化

研究團隊將水母與硬骨魚類、鳥類和哺乳類動物比較，發(fā)現(xiàn)CHSY1、USH2A、KIAA2026等基因受到明顯正選擇，而這些基因都參與了動物的運動功能；同時，基于水母與其它近緣物種全基因組結(jié)構(gòu)特征的系統(tǒng)比較，創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)“耳石形態(tài)發(fā)生”（OMs）的基因家族在燈塔水母中發(fā)生特異性丟失，據(jù)此，在海月水母中對該基因進行原位雜交和RNA干擾實驗，發(fā)現(xiàn)該基因主要在海月水母平衡囊組織區(qū)域表達，而敲降該基因則會導致海月水母碟狀體無法正常發(fā)育出平衡囊，證明該基因在水母平衡囊形成中發(fā)揮了重要功能（圖2）。

圖2 燈塔水母中的丟失基因及受選擇基因特征

本研究基于單細胞轉(zhuǎn)錄組分析，同步解析了水母逆向發(fā)育過程中的滯育特征及相關分子調(diào)控機制，提出了逆向發(fā)育和持續(xù)休眠狀態(tài)可能是燈塔水母應對不利海洋環(huán)境的適應策略。

研究員董志軍、博士生王方晗、副研究員劉雅莉和博士生李勇學為本文共同第一作者，南海海洋所研究員林強和煙臺海岸帶所研究員董志軍、研究員趙建民為本文共同通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金項目、國家科技基礎資源調(diào)查計劃項目等聯(lián)合資助。

論文信息：Zhijun Dong#*, Fanghan Wang#, Yali Liu#, Yongxue Li#, Haiyan Yu, Saijun Peng, Tingting Sun, Meng Qu, Ke Sun, Lei Wang, Yuanqing Ma, Kai Chen, Jianmin Zhao* & Qiang Lin*. Genomic and single-cell analyses reveal genetic signatures of swimming pattern and diapause strategy in jellyfish. 2024 (15): 5936. DOI: 10.1038/s41467-024-49848-z.