image: These are Deep-sea mussels viewed from Jiaolong's exploration of a methane seep in the South China Sea. view more
Credit: Hong Kong Baptist University
一項由香港浸會大學（浸大）和香港科技大學（科大）共同主導的合作研究組裝和注釋了總長達16.4 億鹼基對的深海貽貝（俗稱青口）基因組（其大小約為人類基因組的一半）。這是首次發表的深海海底大生物的基因組，結果將有助瞭解其他深海生物如管蟲、蛤對深海極端環境的適應機制。
科大生命科學部講座教授錢培元教授及浸大生物系副教授邱建文博士的研究結果已於上月初在國際權威學術期刊《自然──生態學與進化》中刊登。
用於是項研究的深海貽貝是邱建文博士在2013年參與內地載人潛水器「蛟龍號」在中國南海深海冷泉區考察時取得的生物樣本。深海生物包括貽貝廣泛分佈在海底熱泉和冷泉區，該處水壓高、缺乏由光合作用產生的食物、溫度變化大，並有大量的有毒物質，是非常極端的生存環境。由於缺乏深海生物的基因組資料，很難瞭解牠們在極端的環境下的生存和適應機制。
研究比較了深海貽貝Bathymodiolus platifrons和從香港汀角區採集的淺水貽貝Modiolus philippinarum的基因特徵。通過進化分析，團隊發現現代的深海貽貝是淺海貽貝的後裔，牠們的祖先約於1億1千萬年前移居到深海，成功度過了約5,700萬年前因全球溫度上升而造成的海洋底部缺氧導致的大滅絕事件。
基因組比較顯示，深海貽貝基因家族有明顯的擴張，而這些擴張可能與其對深海環境的適應有關。例如，「熱休克蛋白70家族」有穩定蛋白結構的作用，它們的擴張有助於修補深海生物在深海極端環境下蛋白質結構的損傷。另外，負責傳送物質的「ABC 運輸蛋白家族」的擴張，有利於深海貽貝透過鰓表皮細胞排出有毒物質。
負責免疫識別、內吞作用和細胞凋亡的基因家族的分析顯示，深海貽貝有維持鰓內化學自養共生細菌的能力。研究團隊還通過對貽貝鰓進行蛋白質組學研究，證明深海貽貝依靠甲烷營養共生細菌所合成養分，得以在沒有光合作用產物的環境中大量繁衍。
錢培元教授說：「對深海貽貝共生生存機制的分析有助將來對其他海洋生物如管蟲、蛤甚至珊瑚的共生機制的研究。」
邱建文博士說：「基因組資源可促進深海生物的基因聯繫的研究，有助於在資源豐富地區設立深海海洋保護區。」
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是項研究由中國科學院先導專項、香港科技大學、香港浸會大學、深圳市科技創新委員會和廣東省自然科學基金支持。其他主要合作者包括科大博士後研究員孫進博士以及張偉鵬博士、香港中文大學許浩霖博士以及其團隊成員農文燕和張嘉敏、香港浸會大學李潤生博士、深圳大學張煜博士、中國科學院南海海洋研究所張揚博士，以及美國伊利諾大學厄巴納－香檳分校Christopher Fields博士。
有關研究可瀏覽﹕http://www.nature.com/articles/s41559-017-0121
Journal
Nature Ecology & Evolution