“变态”研究：带你了解比目鱼背后的故事

比目鱼在海洋中是一种神奇的物种，刚孵化出来的比目鱼的眼睛也是生在两边的，在它长到大约3厘米长的时候，眼睛就开始移动，一侧的眼睛向头的上方移动，渐渐地越过头的上缘移到另一侧，直到接近另一只眼睛时才停止。当它们从开放的水迁移到生活和摄食的海底时，第二个变化发生了：比目鱼向下的一面失去了它的皮肤色素。这些转变要求比目鱼在生理和行为上都要进行彻底的改变。所以比目鱼的变态一直是鱼类学家研究的一个重要领域。

在2016年《自然-遗传学》在线发表了中国水产科学研究院黄海水产研究所陈松林实验室、上海海洋大学水产与生命学院鲍宝龙实验室、华大基因等单位合作的研究论文，该论文完成了比目鱼类褐牙鲆全基因组解析，并揭示了光传导通路调控变态过程眼睛移动和体色左右不对称建立的机制。日前，通过采访我校鲍宝龙教授，我们详细地了解比目鱼变态研究背后的故事。

始于兴趣

比目鱼的眼睛移动，是进化研究领域的一个经典问题。达尔文《物种起源》中进化论的观点是，物种是逐渐的演化的，是自然选择的结果。但是比目鱼的变态却成为一些学者攻击达尔文进化论的一个靶子。他们提出比目鱼把眼睛从一侧移动另一侧有什么好处，如果没有好处，那又如何能被自然选择下来呢。达尔文当时并没有给出令人信服的解答。在2008年芝加哥的考古学家马特·弗里德曼发现了眼睛移动处于中间阶段的比目鱼化石，提供了比目鱼类物种逐渐演化的强力证据，但对自然选择在比目鱼进化中如何发挥作用，仍尚难理解。为解决这个问题，需要对比目鱼变态机制有更深入地研究。

比目鱼在我国属于经济鱼类，是我国第二大鱼类产业。中国的养殖场生产了世界上超过一半的比目鱼。但比目鱼在养殖过程中存在许多问题，比如变态不同步、体色异常等。这些给养殖生产造成了数以百万计的损失。鲍宝龙早在2001年就对比目鱼的变态深感兴趣，自己查找相关文献。然而在国际上，学者们对于比目鱼的认识也只是停留在比目鱼的眼睛移动是额骨扭动造成的，后续没有进一步的进展。在研究过程中碰到许多问题，鲍宝龙提出新的假设用实验去证明，从发育学的领域上去研究比目鱼的变态。当时的科研环境比较落后，对于发育生物学上的理解基本上是空白的，甚至没有做此类实验的实验室。但是鲍宝龙凭借对科学研究的兴趣，一直坚持下来，埋身于实验室，醉心于研究。期间在复旦大学的学习使鲍宝龙，对发育与进化有了更深入的理解，为研究比目鱼的变态打下了良好的基础。直到2008年鲍宝龙凭借着学校的资助和国家自然科学基金成立了自己的实验室。

成于探索

鲍宝龙强调做科研要有创新精神和探索精神，每个人都要发挥自己的特长。“要有使命感，把眼光放得长远一些，把自己潜能发挥出来，从外界吸取知识与营养，更多的为社会服务。”这些都是在做科学研究必备的品质。

在研究比目鱼变态时，鲍宝龙推测比目鱼的眼睛移动是眼眶下区域的细胞分裂推动眼睛向上移动所导致的。为了验证这假说，鲍宝龙指导研究生用细胞分裂抑制剂去抑制这一区域的细胞分裂，最终成功地抑制住眼睛的移动。在此基础上，发现了视黄酸通过干扰甲状腺激素对视黄酸受体/甲状腺激素受体形成的异二聚体作用而抑制眼睛移动，揭示了褐牙鲆眼睛的移动受到甲状腺激素和视黄酸信号通路的拮抗调控。这一实验成果，推翻了1987年英国学者Brewst认为比目鱼的眼睛移动是额骨扭到导致的观点。并且在2011年首次在国际上发表了论文，这篇论文为比目鱼变态的研究领域重新打开了一扇窗。

在发现比目鱼变态过程中眼睛移动的调控机制之后，鲍宝龙实验室没有停滞不前，而是更加进一步的探索。通过联合黄海水产研究所陈松林实验室，研究比目鱼类变态产生的身体左右两侧体色的不对称现象。通过研究褐牙鲆两侧皮肤视黄酸浓度的差异，科研人员惊奇的发现视黄酸在比目鱼体色不对称的发育中也起到重要调控作用。在不同波长光照射下，随着比目鱼在变态过程中身体逐渐发生扭转，有眼侧皮肤的蓝光视蛋白可以接受更多的光照，导致体表视黄酸的合成，诱导成体型色素细胞分化；而无眼侧皮肤由于光照较少，导致该体侧不能形成大量黑色素细胞，从而首次揭示了比目鱼体色左右不对称的形成机制。

鲍宝龙带领着他的实验室前后花费了10多年的时间，研究了比目鱼的眼睛移动、头骨变形、体色不对称等主要发育调控机理。这些研究成果使我校在比目鱼的变态这个研究领域处于世界领先的地位，对于理解其它鱼类的变态发育以及鱼类伪装色的形成，也起到了非常重要的帮助。并且表明了脊椎动物和无脊椎动物在变态上是有联系的。在进化上，到底是什么基因突变了导致比目鱼的变态目前尚不清楚，之后鲍宝龙实验室会更加深入的研究，希望不久的将来，能最终阐释比目鱼眼睛左右不对称进化起源的机制，帮助达尔文回复质疑。

撰稿丨徐子杨

编辑丨叶学斌 南茜

审核丨于光磊 危贤文

策划丨上海海洋大学党委宣传部 海纳网络文化研究室