超深渊是水深在6000米以下的深海区域，具有高压、低温、食物匮乏、终年无光等极端环境特征。然而，目前对于在超深渊生存的脊椎动物是如何适应这种极端环境的认识还远远不足。
我实验室海洋生命过程与生物资源利用创新团队成员从西太平洋雅浦海沟约7000米水深处捕获了两尾狮子鱼，利用第三代测序技术测序并组装了狮子鱼的基因组，获得了高质量的基因组数据（图1 A，B）。组装的狮子鱼基因组大小为731 Mb，包含24329个蛋白编码基因。进一步分析发现，雅浦海沟狮子鱼基因组中多个与DNA修复相关的基因发生了扩张和阳性选择，这有助于在高压环境下维持狮子鱼DNA的完整性。
图1. 雅浦海沟狮子鱼深海适应性机制：（A）雅浦海沟狮子鱼采样位置信息；（B）雅浦海沟狮子鱼原位观察与形态特征；（C）雅浦海沟狮子鱼、大黄鱼和斑马鱼肌肉中TMAO含量；（D）雅浦海沟狮子鱼肠道微生物群落特征；（E）雅浦海沟狮子鱼体内TMAO合成途径。
氧化三甲胺（TMAO）是由黄素单加氧酶3（flavin-containing monooxygenase 3, FMO3）将三甲胺（trimethylamine，TMA）氧化而形成的，在维持蛋白质稳定性中发挥重要作用。鱼类自身无法合成TMA，但其肠道内微生物可以合成TMA。研究发现，雅浦海沟狮子鱼肌肉中TMAO的含量显著高于浅水鱼类（如大黄鱼和斑马鱼），推测可能是由于其基因组中存在多拷贝的fmo3基因以及肠道中存在丰富的TMA合成细菌，这导致了雅浦海沟狮子鱼能够合成并维持高水平的TMAO，从而提高了其在高压条件下蛋白质的稳定性（图1C-E）。雅浦海沟狮子鱼酸味受体基因的扩张和嗅觉功能受体基因的大量缺失（图2），表明超深渊狮子鱼的感官系统发生了适应性改变，以适应食物匮乏、无光照的超深渊环境。该研究结果揭示了超深渊生物适应深海环境的新机制，为深入阐明超深渊生物适应性演化机制提供了重要的基因组资源。 研究成果于2021年5月在Nature Index收录刊物PLOS Genetics上发表，题目为：“Whole genome sequencing of a snailfish from the Yap Trench (~7,000 m) clarifies the molecular mechanisms underlying adaptation to the deep sea”。创新团队核心成员、福建农林大学陈新华教授，深圳华大海洋科技有限公司石琼教授为文章的共同通讯作者；母尹楠博士、刘若愚博士、深圳华大海洋科技有限公司卞超博士为共同第一作者。 文章发表后，由美国科学促进会（AAAS）主办的全球科技新闻服务网站EurekAlert及科学、科技新闻网站New Scientist均对文章的研究成果进行了报道和评述（图3、4），指出“新的基因组数据揭示了超深渊狮子鱼应对寒冷、黑暗、高压等极端环境的多种适应性机制，这些新发现不仅为了解狮子鱼的深海适应性进化提供了线索，也为深入研究深海狮子鱼及其他深海动物提供高质量的基因组资源”。 图4. 科学/科技新闻网站New scientist报道超深渊狮子鱼深海适应机制成果 该研究得到了科技部重点研发计划、“973”计划及南方海洋实验室创新团队建设科研经费的资助。 原文链接：https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009530 相关报道：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-05/p-nsg050621.php. https://www.newscientist.com/article/2277567-deep-sea-snailfish-repairs-its-dna-to-survive-7-km-below-the-surface/
图2. 雅浦海沟狮子鱼感官系统遗传特征：（A）硬骨鱼味觉基因进化与线性分析；（B）硬骨鱼类δ group嗅觉受体功能基因与假基因数量比较；（C）不同鱼类视紫红质（rhodopsin）蛋白λmax值评估。YHS: Yap hadal snailfish, MHS: Mariana hadal snailfish, Sia: Sinocyclocheilus anshuiensis, Sig: Sinocyclocheilus grahami, Sir: Sinocyclocheilus rhinocerous。
图3. 全球科技新闻服务网站EurekAlert报道超深渊狮子鱼深海适应机制成果
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