腔棘魚目(Coelacanthiformes)是一類古老的魚類,早在3.6億年前的中泥盆世就已經(jīng)出現(xiàn),它們的化石在古生代晚期和中生代的地層普遍被發(fā)現(xiàn),但是此后就沒有化石記錄了,以至于古生物學(xué)家認為腔棘魚目和非鳥類恐龍一樣,在6500萬年前的白堊紀(jì)古近紀(jì)大滅絕事件中銷聲匿跡了。

生物學(xué)家證明矛尾魚是名符其實的活化石
然而,在1938年科摩羅群島的漁民意外捕獲了一只腔棘魚目魚類,這只腔棘魚目魚類后來被命名為矛尾魚(Latimeria chalumnae)。矛尾魚的發(fā)現(xiàn)讓生物學(xué)界頗為震驚,已經(jīng)被確認為滅絕的腔棘魚目竟然“復(fù)活”了,因此矛尾魚也被生物學(xué)加稱為“活化石”。
不久前,美國貝納羅亞研究所的C.T. Amemiya的科研團隊對矛尾魚完成了基因組測序,并在刊物《Nature》上發(fā)表了題為《The African coelacanth genome provides insights into tetrapod evolution》研究報告。
生物學(xué)界對于矛尾魚如此關(guān)注的原因是其和四足動物的密切關(guān)系,矛尾魚所屬的腔棘魚目屬于被稱為肉鰭魚類的家族,而肉鰭魚類也包括了四足動物的祖先,因此對矛尾魚的研究有助于了解四足動物的演化。
比如生物學(xué)家爭論的焦點之一是究竟是腔棘魚目,還是肉鰭魚類的另一支肺魚類更接近四足動物的祖先。兩派生物學(xué)家從形態(tài)學(xué)出發(fā)都為自己的理論找到了一些證據(jù),支持腔棘魚目的學(xué)者提出腔棘魚目的肉鰭和四足動物的四肢更接近,而支持肺魚類的學(xué)者則指出四足動物和肺魚具有內(nèi)鼻孔,而腔棘魚目不具有。
C.T. Amemiya等人的研究得出的結(jié)論是相比矛尾魚這樣的腔棘魚目,肺魚類和四足動物的親緣關(guān)系更近,為這個爭論畫上了句
研究人員還發(fā)現(xiàn)矛尾魚的蛋白編碼基因(protein-coding genes)相比其他魚類和四足動物,進化速率顯著非常緩慢。C.T. Amemiya等人認為這可能和矛尾魚一直生活于深海,而那里的生活環(huán)境改變較小,因此不需要適應(yīng)距離的環(huán)境變化有關(guān)。
C.T. Amemiya等人比較了矛尾魚和四足動物基因組,發(fā)現(xiàn)脊椎動物在適應(yīng)陸地過程中基因組發(fā)生了一系列的改變,其中包括調(diào)控免疫、氮排泄,以及發(fā)育鰭、尾、耳、眼、腦和嗅覺的基因。
此外,C.T. Amemiya等人的研究還支持了胚外組織的結(jié)論,矛尾魚的鰭確實和典型的四足動物的四肢有關(guān),表明了矛尾魚的基因組對于生物學(xué)家理解四足動物演化藍圖的重要性。