“鲟”踪“穿越”1亿年去

翻开地层深处的化石名录，鲟形目（Acipenseriformes）宛如一把密钥，轻轻转动便能开启关于远古水下王国的尘封记忆。

鲟形目历史极为悠久，其祖先可追溯至距今3.5亿～3亿年前的石炭纪，现存最早的化石记录始于早侏罗世。令人称奇的是，这一古老类群至今仍有众多现生动物存世，其中就包括鲟形目硬骨鱼类生物中华鲟（Acipenser sinensis）。中华鲟素有“水中大熊猫”之称，是我国的特有物种。就让我们一同“穿越”亿年时光，踏上寻“鲟”之旅。

化石见证远古族群辉煌

中国辽宁义县组（早白垩世，约1.25亿～1.20 亿年前）是热河生物群最繁盛的层位，其出土的刘氏原白鲟（Protopsephurus liui）化石是迄今已知最古老且最原始的鲟形目鱼类之一。

同期在热河生物群中发现的潘氏北票鲟（Peipiaosteus pani）化石与丰宁北票鲟（Peipiaosteus fengningensis）化石，以及义县组的长背鳍燕鲟（Yanosteus longidorsalis）化石，为我们共同描绘了北票鲟科（Peipiaosteidae）家族在中侏罗世至早白垩世的多样辐射景象。

长江“巨兽”的小档案

中华鲟的“装甲”——灵活的骨骼

中华鲟是地球上最古老的脊椎动物之一，最长可达5米，最重约500千克，是名副其实的长江“巨兽”。

作为鲟形目鱼类的典型代表，中华鲟保留了典型的软骨鱼类向硬骨鱼类过渡的结构特征——头颅由软颅和膜质硬骨结合而成，菱形骨板由真皮骨化而成，包括脊柱和肋骨在内的其余骨骼则主要由软骨组成。中华鲟体侧有29～45块侧鳞骨，其中，背部有10～17块背鳞骨，腹部有11～17块腹鳞骨，配合50～66条背鳍软条和32～40条臀鳍软条。

这种发达的骨板以及独特的背鳍和臀鳍结构，构成了中华鲟高度特化的防御与运动系统，既保障了中华鲟游动的灵活性，又形成了坚固的“装甲阵列”，以抵御捕食者的攻击。

住所和繁育习性

中华鲟为典型的洄游性鱼类。

幼体阶段：中华鲟幼体会栖息在温度稳定、盐度适宜的的浅海海域。

成体阶段：随着中华鲟不断长大，它会逐渐向深海领域迁徙，成体偏爱在中国东海、黄海等近海海域度夏。

繁育阶段：雄性中华鲟的繁殖年龄通常为 8～26 岁，雌性中华鲟的繁殖年龄通常为 12～34 岁。性成熟后，中华鲟会在每年夏季进入长江口，沿江而上，在此期间，其性腺会进一步发育成熟，直至到达金沙江下游产卵。产卵后，它们便会洄游到大海，为下一轮繁殖做准备。中华鲟会在长江中停留约 17～19 个月。野生中华鲟雌鱼每次平均产卵量约 60万粒，但孵化后存活率却不足 1%，这彰显了在演化过程中，中华鲟形成的一种以“量多”来求生存的适应策略和生存智慧。

丰盛的食谱

中华鲟幼体主要以寡毛类生物（环节动物门的一类，如蚯蚓）、水生昆虫、藻类及植物碎屑为食；成体则主要以小鱼、甲壳类和软体动物为食。

中华鲟的4根前吻须分布着丰富的化学感受器，能在浑浊的水体中精准定位底栖猎物。定位后，其下颌的伸缩式吻部，能在泥沙底质中高效摄食。

保护！刻不容缓

近些年来，中华鲟种群规模急剧缩减，已被世界自然保护联盟（IUCN）列为极危物种。想要更好地保护中华鲟，就要知道它是如何演化而来的，这需要从它们的基因组中寻找历史变迁的痕迹。然而，因染色体数目众多且形态复杂，鲟形目鱼类被誉为“活化石”中的“基因迷宫”。

探寻“基因迷宫”

中华鲟的基因组比人类的基因组还要复杂好几倍。人类体内每个细胞有23对（46条）染色体，而鲟形目鱼类常见的染色体有3种，数量分别约为120条、240条和360条，分别对应四倍体、八倍体和十二倍体3大类群。中华鲟大约有264条染色体，属于八倍体一类。

中华鲟的超多条染色体从何而来

这涉及全基因组加倍这一概念。我们可以将全基因组类比为一本书，加倍过程类比为复印。全基因组加倍就好像是一本书被复印了一遍，变成了两本，即生物体的一套基因组被完整复制，变成了两套。

鲟形目生物的祖先在约2.1亿年前经历了第一次全基因组加倍，而中华鲟的祖先又在约3500万年前经历了第二次加倍，形成了今天的八倍体基因组。但实际上，在全基因组加倍过程中还有另一个事件在持续进行，就是基因组的二倍化，即通过一系列遗传和进化过程，如基因组重组、染色体重排、基因丢失和分化等，再次回到二倍体状态的过程。于是，在全基因组加倍和基因组二倍化的共同影响下，如今中华鲟复杂八倍体的基因组结构就形成了。

在这个过程中，研究人员还发现了一个有趣的现象——中华鲟基因组的两次加倍时间与小行星撞击地球事件和地球气候发生剧烈变化的时间大体一致。研究人员推断，环境的剧烈变化可能促使了基因组加倍现象的发生，从而增强了中华鲟的适应能力，使其能够成功度过生存危机，存活到今天。

26位“末代贵族”的生存之战

结合化石记录，可知鲟形目曾多达26个属，种类异常丰富。截至21世纪初，鲟形目鱼类还存有2科6属27种。但在2022年7月21日，被称为“中国淡水鱼之王”的长江白鲟被世界自然保护联盟（IUCN）正式宣告灭绝，鲟形目鱼类的现生成员已缩减至26种，如同26位“末代贵族”，它们正在与时间和人类活动带来的压力展开生存之战。

面对危机，全球多个国家和组织展开联合保护行动。为保护中华鲟物种及其栖息地，我国建立了多处自然保护区，并开展中华鲟的人工繁育与增殖放流工作，近40年来，已累计向长江放流中华鲟近900万尾。

与此同时，科研人员还在不断地引入前沿科技手段，综合繁育保护、细胞保存、核酸保存、全基因组测序等技术，通过建立繁殖种源库、离体种质库和信息库，我们可以保护好这些“末代贵族”，进一步强化科学支撑，为其种群复兴提供足够的种质资源。

知识链接

基因组多倍化会带来什么好处

基因冗余量大：复制使得它们的同一个基因有好几个备份，即便一份发生了意外，不能工作，其他备份基因还可以继续工作。

创新机会增加：只要有一份基因在“坚守岗位”，保持原有功能结构，其他的基因备份就可以在演化中“放飞自我”，发展出新功能。

适应能力增强：面对环境变化，多倍体物种练就了更强的能力，使其不惧环境变化危机。

但基因组多倍化也会给科学家全基因组测序后的组装（将测序得到的短DNA片段通过生物信息学方法拼接、整合，最终重建出完整基因组序列的过程）带来难题。对于数百条微小且相似的染色体，准确拼接成完整序列难上加难。经过十余年的探索，中国科学家团队攻克了微染色体多、拷贝多等难题，在2024年首次完成了全球首个八倍体动物中华鲟全基因组测序、组装和注释，绘制出高质量的基因组图谱，即中华鲟的“生命字典”。

这份“生命字典”可以帮助科学家揭开中华鲟的“前世今生”，有助于我们更好地研究中华鲟生长、发育、繁殖、抗病和环境适应机理机制，推动中华鲟保护技术的研发，从而更好地保护中华鲟。

（责任编辑 / 王佳璇  美术编辑 / 周游）