研究揭示洞穴魚玫瑰高原鰍色素退化分子機制

洞穴魚類因長期生活在黑暗的地下水域，逐漸演化出眼睛、色素退化、嗅覺增強等特征，是研究適應性演化和趨同演化的理想模型。此前，有研究揭示多個色素相關基因突變與洞穴魚類色素退化相關，但學界對其分子機制和演化驅動力尚不明晰。

近日，中國科學院動物研究所研究員郭寶成和副研究員趙亞輝、孟凡偉團隊以中國特有洞穴魚類玫瑰高原鰍（Triplophysa rosa）及其地表種細尾高原鰍（T. stenura）為研究對象，通過比較轉錄組、選擇壓力分析及基因功能驗證實驗，揭示了mitfa基因剪接突變在色素退化中的關鍵作用，并發現色素沉著特異基因在洞穴環境中經歷了放松的純化選擇。

研究通過組織學分析確認了玫瑰高原鰍皮膚中黑色素體的色素沉著顯著減少，并通過轉錄組比較發現，洞穴魚中如tyr、tyrp1a、oca2等多個黑色素合成關鍵基因表達顯著下調。基因序列分析發現，mitfa基因第4內含子5'剪接位點發生突變，使外顯子4末端63個核苷酸缺失，繼而使mitfa激活結構域缺失21個氨基酸，嚴重影響其轉錄激活功能。研究人員進一步利用斑馬魚mitfa突變體進行功能拯救實驗，結果顯示，地表魚來源的mitfa能有效恢復黑色素合成，而洞穴魚mitfa挽救效果顯著減弱，這證實該剪接突變是導致玫瑰高原鰍色素退化的關鍵因素。進化分析表明，洞穴魚譜系中色素特異性基因的Ka/Ks比值顯著高于地表魚，說明這些基因在洞穴環境中經歷了放松的純化選擇。

該研究首次揭示了剪接突變在洞穴魚類色素退化中的重要作用，并從分子機制和進化驅動力的角度為學界理解洞穴魚類表型退化提供了新的視角。

相關研究成果以A Splicing Mutation in?mitfa?is Involved in the Depigmentation of Cavefish?Triplophysa rosa為題，發表在《分子生物學與進化》（Molecular Biology and Evolution）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會等的支持。

A、B細尾高原鰍和玫瑰高原鰍；C、D掃描電鏡結果

mitfa基因第4內含子5'剪接位點發生突變，導致其63個核苷酸缺失

利用斑馬魚mitfa突變體進行功能拯救實驗

進化分析發現洞穴魚色素特異性基因在洞穴環境中經歷了放松的純化選擇