“國粹”金魚的前世今生

張晴丹

相比于其他魚類而言，金魚形態(tài)奇特、色彩繽紛，金魚的水泡眼、頭上肉瘤等怪異特征反而是其價值所在，吸引著人們賞玩。是什么造就了這些獨特的性狀？金魚又是從何而來？

我國科研人員在“國粹”金魚的進化起源和馴化歷史研究方面取得了重要進展，他們從基因組學角度切入，揭秘金魚起源、演化和馴化的前世今生，并成功“定位”控制金魚奇特性狀的關鍵基因。

用基因組圖譜找尋“祖先”

金魚由鯽魚演化而來，這已經(jīng)是學術界的共識。我國金魚研究先驅(qū)、中國科學院院士陳楨在1954年給出了理由：任何一種金魚都可以與野生鯽魚雜交，并且雜交的后代有正常繁衍能力；而且草金魚與鯽魚的差別很小，胚胎和幼稚時期的單尾草金魚和鯽魚在形體上完全相同。日本生物學家用金魚和鯽魚的血清做沉淀反應實驗，也印證了金魚與鯽魚屬于同種。

這一次，中國科研人員則是在基因組學的尺度上證明了金魚是由野生鯽魚演化而來。 相關研究成果發(fā)表在美國《國家科學院院刊》上，論文共同通訊作者、福建農(nóng)林大學海峽聯(lián)合研究院教授張積森認為這一成果更具“說服力”。

他們使用了先進的技術手段，構建了高質(zhì)量的金魚基因組圖譜，基因組完整性達94.7%。

此外，他們對16條野生鯽魚個體和185個具有代表性的金魚品種進行了重測序，發(fā)現(xiàn)金魚與鯽魚的親緣關系非常近，進一步證實金魚起源于鯽魚的觀點。

追溯到了鯽魚并非終點，再往前，金魚真正的“祖先”到底是什么呢？

已知的是，金魚有100條染色體，有2套亞基因組，屬于鯉亞科魚類，其演化之路也極具獨特性。

根據(jù)前人的研究成果，團隊把目標瞄準了鲃亞科。他們對條紋小鲃、大鱗高須魚、長臀鲃、黑鰭袋唇魚、施氏魮和裂峽鲃這6個代表性二倍體鲃亞科物種進行重測序，通過與金魚的基因組進行比對，有了重要發(fā)現(xiàn)。

“金魚的‘祖先之一很可能是1 000多萬年前染色體數(shù)目為50的鲃魚，它們與其他多倍體魚類種間雜交，演化出了后來的金魚。而另一半‘祖先還未能覓得蹤跡，我們猜測在進化過程中，或許這一半‘祖先已經(jīng)滅絕。”論文共同通訊作者、福建師范大學生命科學學院教授陳由強說。

論文共同第一作者、閩江學院唐唯其博士說，此次構建的金魚基因組在學術上的貢獻非常大，不僅為異源多倍體脊椎動物的基因組演化提供新見解，還可以促進整個金魚行業(yè)的發(fā)展。“原來沒有基因組圖譜時，大家‘摸著黑走路，現(xiàn)在有了基因組圖譜這張‘地圖，很多研究工作都可以相繼開展。”他說。

家馴化助力遺傳育種

歷史上，人類馴養(yǎng)了大量的動物，有些是為了食用，有些是為了陪伴，金魚則是作為一種“裝飾物”供人觀賞。

“金魚是人類改變自然物種的典型物種，越是奇形怪狀就越‘吃香，比如沒有背鰭、頭上長肉瘤、眼睛有水泡、尾巴是三尾四尾等，這些都是人工‘干預的結果，該過程被稱為家馴化。人工選擇讓金魚在人類馴養(yǎng)歷程里積累了大量不一樣的‘變異。”張積森說。

“古人在自然界發(fā)現(xiàn)了紅色的鯽魚，紅在中國代表大吉，這種鯽魚因此深受喜愛。許多寺廟里也開始養(yǎng)這種紅色的魚，民間的喜好與宗教結合了起來。隨后在反復繁殖、馴化過程中，又出現(xiàn)了金色的魚，在宮廷和貴族中盛行養(yǎng)殖，金魚逐漸融入文化中。”唐唯其介紹。

在我國史料中有很多關于金魚的記載，最早始于晉朝，隨后在唐、宋、明朝中后期、清朝都出現(xiàn)大量與金魚相關的文獻、繪畫、陶瓷、詩詞等。隨著文化與交流的發(fā)展，金魚于1502年傳到日本，17世紀起進入歐洲，再到美國，然后傳遍全世界。目前，世界范圍內(nèi)已有250多個金魚品種。

“在這個過程中，金魚的演化有了清晰的路線圖，經(jīng)歷了野生鯽魚到草金魚，接著發(fā)展到文種金魚，再產(chǎn)生蛋種金魚的家馴化歷史。”張積森介紹，這其中，有無背鰭是區(qū)分文種金魚和蛋種金魚的重要特征。

研究人員通過文種和蛋種雜交后代F1背鰭性狀分離比，暗示了背鰭特征受多個基因位點控制，并具有母體遺傳效應。研究進一步發(fā)現(xiàn)了378個與背鰭表型具有相關性的基因。這些基因的發(fā)現(xiàn)為分子定向育種打下堅實的基礎。

一般的魚若沒有背鰭會失去平衡感，但金魚不受影響。實際上，很多不適用于其他魚類的“變異”表型在金魚身上反而凸顯出來。

生物進化改變是為了能在自然界更好地偽裝自己求得生存，而金魚恰好相反。“其大部分‘變異并不利于生存，比如鮮艷的體色更容易受到其他生物的攻擊；胖嘟嘟的體形使它游不快，觀賞起來覺得憨態(tài)可掬，卻在自然界中不利于逃跑。”張積森說。

也正是因為金魚有如此多的“變異”特性，有這么多的品種，金魚不僅成為人們賞玩的“寶貝”，也成為科學界的“香餑餑”。許多科學家都把金魚作為研究遺傳進化的模型，可以尋得許多遺傳學規(guī)律。

“持續(xù)定向的選擇，使得這些受人喜愛的突變性狀被固定下來，我們通過基因組學手段把這些遺傳位點找出來，這樣就形成了一個龐大的突變基因數(shù)據(jù)庫。”張積森表示，希望將來可以把決定這些表型特征的基因應用到金魚的遺傳育種上，以推動產(chǎn)業(yè)更好地發(fā)展。

表型性狀一大“爆點”

在金魚豐富的變異性狀中，有一個特別有趣的“爆點”，即金魚的透明鱗性狀。

早在1928年，陳楨發(fā)表的一篇文章里就曾提到過，金魚透明鱗性狀與某個色素相關的基因有關系。但這個基因是什么、在什么位置，卻一直沒能找到答案。

時隔92年，團隊科研人員首次在金魚基因組中定位到了這個與色素相關的基因。“普通魚鱗會反光，但是金魚的鱗片透明，魚的內(nèi)臟都可以看到，這種性狀與真皮層中色素細胞的‘消失有關。”唐唯其說。

色素細胞在人類黑色素瘤的發(fā)展中起到重要作用。在陳由強看來，研究金魚的色素相關基因，可以為人類黑色素瘤相關疾病的研究提供一些重要線索，科學意義重大。

在團隊成員看來，他們的研究工作還不是那么“完美”。

“目前只是有了初步的階段性成果，要解決的科學問題還有很多。接下來，可以對這些‘變異性狀的基因做功能性研究——比如頭瘤是怎么出現(xiàn)的，從而找到內(nèi)部遺傳因素。”陳由強認為，金魚很多表型實際是一種“變態(tài)”“畸形”，在金魚身上，這些是“閃光點”，但這些表型的缺陷落到人類身上就是壞事，若能找到是什么原因引起的，可以對人類醫(yī)學上類似的突變現(xiàn)象產(chǎn)生提示作用。

“世界金魚看中國”，近年來，我國金魚養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，其中福州尤為典型。陳由強表示，將來有望通過分子育種技術提高育種質(zhì)量、縮短育種周期，大力促進我國金魚產(chǎn)業(yè)“騰飛”。

文章來源：《中國科學報》

（責任編輯：吳宇）

延伸閱讀 文種金魚與蛋種金魚

現(xiàn)在一般將金魚分為5大類：草種金魚、文種金魚、蛋種金魚、龍種金魚以及龍背種金魚。草種金魚又稱草金魚，因為它跟金魚祖先野生鯽魚太過相似，所以很多人認為它算不上真正的金魚，文種金魚才是最早出現(xiàn)的金魚品種。下文就來說說常見的文種金魚與蛋種金魚。

文種金魚大約是在明代中期從草種金魚演變而來的，之所以叫文種金魚，是因為俯視它時，會發(fā)現(xiàn)它特別像漢字的“文”字。文種金魚的頭吻就是“文”字上面的“點”，平展開來的一對胸鰭，組成了“橫”，雙尾鰭的四葉尾游動起來就是“文”字的撇和捺。文種金魚的品種很多，主要的代表品種有獅子頭、高頭、琉金、珍珠和文種絨球等。文種金魚是最早脫離草種金魚體形特點的金魚品種，是金魚逐步走向多樣化的標志。

蛋種金魚是背鰭逐漸退化而成的更高級的金魚品種。清康熙年間的《古今圖書集成》中，蛋種金魚正式被記錄下來，當時被稱為鴨蛋魚。蛋種金魚沒有背鰭，體形寬短，圓如鴨蛋，尤其背部圓滑平順，線條優(yōu)美。蛋種金魚的代表品種有虎頭、蘭壽、貓獅、水泡、丹鳳和鵝頭紅。