NatComm丨马莉等揭示导致洞穴盲鱼

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酶美

洞穴鱼是指在自然状态下，其生活史的全部或部分阶段必须在洞穴或地下水体中完成的鱼类，缺少洞穴或地下水体环境，其生活史不能正常完成。由于洞穴独特的黑暗环境，鱼类的生存受到了食物、定位和繁殖等方面的限制，洞穴鱼类产生了一系列与之相适应的形态特征并能遗传给下一代，其中最显著的特点就是视觉系统和色素系统退化消失。关于盲鱼眼睛为什么退化，自达尔文首次提到眼睛的丢失是由于它的无用（Darwinsuggestedthateyeswouldbelostby“disuse”)，过去的年间，几乎没有令人满意的答案。关于洞穴生物视觉退化的机制一直令生物学家们感到困惑，多年来围绕到底是晶状体凋亡退化还是视网膜凋亡退化从而导致盲鱼眼睛缺失一直有所争议。尽管遗传学分析显示洞穴鱼视觉退化是由多基因调控的，然而可以直接导致洞穴鱼视觉退化的基因却一直未能确定。

年6月2日，美国马里兰大学WilliamR.Jeffery教授领导的研究团队(马莉博士为本文第一作者)在NatureCommunications杂志发表文章“Ahypomorphiccystathionine?-synthasegenecontributestocavefisheyelossbydisruptingopticvasculature”，首次确定了导致盲鱼视觉系统退化的基因胱硫醚β-合酶a(cystathioninebeta-synthasea),发现该基因的突变会导致盲鱼眼部血液的流动在关键时期受到抑制，缺少血液流动会导致盲鱼的眼睛发育停滞，逐步凋亡退化并被结缔组织和皮肤覆盖，从而揭示了盲鱼视觉退化的全新机制。

该研究利用墨西哥脂鲤（Astyanaxmexicanus）为模式生物探讨了洞穴盲鱼视觉系统退化发育的分子机制。墨西哥脂鲤是由生活于河流表面的表层鱼（Surfacefish）和生活在洞穴中的盲鱼(Cavefish)构成的单一物种，迄今发现有29个种群。从外形来看，两者最显著的区别就在于表层鱼具有正常的眼睛和色素，而盲鱼的眼睛和色素退化消失。尽管盲鱼的眼睛最终退化消失，但是在胚胎发育的早期阶段盲鱼种群也会形成相对完整的眼原基。

图1:墨西哥脂鲤的表层鱼种群和洞穴盲鱼种群。

根据Jeffery教授和其他研究人员先前的研究结果表明，墨西哥脂鲤基因组中多个区域可能含有导致眼睛退化的基因，而每个区域可能包含上百个基因，一次性调查所有区域是不切实际的。因此，Jeffery教授和马莉博士通过选择最小且最有希望的区域，来筛选导致盲鱼视觉系统退化的候选基因，并通过比较这些基因在眼睛发育关键时期的表达，最终将