邹文安
景杰生物/报道
编者按：在中国建设海洋强国战略的新形势下，海洋生物资源的有效开发和可持续利用尤为重要。中国拥有1.8万公里海岸线，其中牡蛎是生活在近海港湾和潮间带的优势底栖贝类，对近海生态环境的稳定有重要的调控作用。同时，牡蛎也是世界上养殖产量最大的海洋动物，具有重要的经济价值。
潮间带地区生物、化学、物理环境因子多变，但固着生活的牡蛎通过长期进化，已经形成了高度的适应性；这种适应性演化，无论是在理论还是在应用上都有非常重要的意义。然而这种应对胁迫的适应性分子机制目前还知之甚少。
9月24日，中科院海洋所实验海洋生物学重点实验室张国范研究员团队，在国际生态与进化期刊Nature Ecology & Evolution上发表了关于长牡蛎适应性进化研究方面的最新成果“Divergence and plasticity shape adaptive potential of the Pacific oyster”。该研究历时5年，是其团队继2012年在Nature杂志发表相关论文后，在牡蛎适应逆境的机制研究领域的又一重大突破成果。
该研究利用多组学技术与分子生物学手段包括表型组、环境组、基因组、乙酰化组等，从表型、细胞、分子等不同层次证明了自然选择的普遍性，其与有限的基因流共同作用导致了我国牡蛎野生群体在精细尺度上的遗传分化。牡蛎的高可塑性与适应性分化方向一致，表明其在适应进化中发挥了重要作用，而高变异环境下牡蛎倾向于通过高可塑性以适应环境变化。
图1. 我国北方沿海长牡蛎的地理分布和群体分化
（a: 19个野生长牡蛎采样点及四个海区的洋流分布；b: 全基因组SNP的DAPC分析；
c: 全基因组SNP的NJ树分析；d: 渤海群体和南黄海群体θπ比值和FST值的分布）
已有的研究表明，压力刺激条件会抑制能量代谢；而增加的乙酰化修饰调控与能量抑制密切相关，但是关于海洋生物的这方面研究却鲜有报道。同时，前期的表型组、基因组数据提示，能量代谢可能在环境压力应答和适应性进化水平上发挥关键角色。作者通过对参与能量代谢的蛋白乙酰化水平进行检测发现，6h和24h热应激条件下，QD群体和JZ群体的蛋白乙酰化水平确实升高。
为了进一步探究乙酰化修饰在热应激条件下对细胞内代谢活性的影响，对细胞内乙酰辅酶A含量的动态变化检测结果显示，乙酰辅酶A的可塑性变化能够调控能量代谢和生存。综上，本篇研究发现乙酰化介导的能量抑制以及生长与能量代谢的补偿作用从翻译后修饰的层面上参与了牡蛎的适应性进化机制，揭示了能量代谢的乙酰化修饰调控牡蛎遗传分化和可塑性适应进化中的新功能。
图2. 北方沿海长牡蛎蛋白质的乙酰化调控抑制能量代谢
（a:JZ和QD牡蛎群体中参与主要能量代谢通路（糖原和脂肪酸）蛋白乙酰化水平的差异；b：热休克条件下，TSA处理对实验组和对照组牡蛎乙酰辅酶浓度的影响；c:实验组和对照组牡蛎群体的生存率）
该研究关于牡蛎遗传分化与可塑性的适应进化等方面的研究成果，加深了人们对海洋无脊椎动物的既往认知，丰富和发展了海洋生物适应进化理论。同时，该研究的相关发现对于牡蛎大规模死亡机制的阐释、乃至海洋经济生物的种质资源的精确评估、保护与持续利用提供了创新性的思路与方向。
本成果在海洋所贝类团队的共同参与下，由李莉研究员领衔完成，并获得新泽西州立大学郭希明博士全力支持和参与。该项工作得到了国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、青岛海洋科学与技术试点国家实验室“蓝色生命”重大成果培育支持计划等项目资助。
参考文献：
Li Li, et al., 2018, Divergence and plasticity shape adaptive potential of the Pacific oyster，Nature Ecology & Evolution.
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