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2023-10-28
基因多样性与适应力：揭开牡蛎基因复杂化之谜
【摘要】：基因组复杂化能带来更多的基因可能性，适应环境的严酷筛选。与适应力相关的基因就是牡蛎基因组重要的组成部分。事实上，牡蛎拥有数以千计用来抵抗逆境的基因。在60多种不同的逆境应激下，牡蛎有5800多个基因会发生明显的表达变化。复杂的性别状态让牡蛎拥有多种多样的繁殖方式。生殖方式梅花间竹，代代交错，难以索解的基因组应运而生。
牡蛎极强的环境适应能力得归功于基因。虽然是一种小型动物，但牡蛎基因组的复杂程度远超我们的想象。
科学家们测序了牡蛎的基因组序列，发现其虽然只有约500Mb大小，但杂合程度特别高，不同品种之间的基因组差异都大得宛如两个物种的基因组差异。这让全部测序分析工作花了整整4年才完成，差不多从北京奥运会时开始，到伦敦奥运会时才结束。研究结果发现，牡蛎基因组的变异频率比一般物种高得多，更是人类等哺乳动物的10倍以上。
基因组复杂化能带来更多的基因可能性，适应环境的严酷筛选。与适应力相关的基因就是牡蛎基因组重要的组成部分。牡蛎的热休克蛋白70基因（Hsp70）的数目高达88个，是海葵等其他物种的近5倍。有了这个蛋白，即使潮间带温度高达49℃，牡蛎依然可以岿然不动，气定神闲。
不仅如此，牡蛎体内还有数目高达48个的凋亡抑制因子[1]，约是海葵等其他物种的9倍。哪怕离开了水，或者长时间暴露在空气中，牡蛎也不惧怕细胞凋亡，这就确保了它在海水时涨时落的潮间带也能蓬勃生长。
事实上，牡蛎拥有数以千计用来抵抗逆境的基因。在60多种不同的逆境应激下，牡蛎有5800多个基因会发生明显的表达变化。此外，这些抗性基因还在基因组中存在多个拷贝，让牡蛎在应对复杂多变的潮间带时游刃有余，甚至有学者誉之“潮起潮落中的海礁之王”。(www.chuimin.cn)
如此非凡的基因组，也是通过非常手段得来的。
多数物种的性别较为固定，但牡蛎的性别却具备极高的可塑性。定义一只牡蛎的性别并不容易——牡蛎不仅有雌雄异体，更有雌雄同体，甚至气候和水温变化时，牡蛎还可以改变基因表达，转换自己的性别。
复杂的性别状态让牡蛎拥有多种多样的繁殖方式。如果是雌雄同体，牡蛎就在自己体内完成受精，一次产卵不用多，10粒左右便足够，幼体在母体内发育成熟后就自动脱离，开始独立生活。而如果是雌雄异体的话，雌、雄牡蛎就得把卵子和精子分别释放到海水中进行体外受精，每次就得产生几千万甚至上亿个卵子，如此才能应付天敌的围追堵截，保证一定数量的幼体存活。
生殖方式梅花间竹，代代交错，难以索解的基因组应运而生。如果要让牡蛎基因变纯合，办法是让它们自交几代，降低杂合的程度。然而，即便杂合程度已经降到很低，牡蛎体内不少位置还是能拼装出两套基因组，就像一副躯体里住了两只牡蛎。
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2023-10-28
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2023-10-28
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