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記者15日從西北工業(yè)大學(xué)獲悉，該校生態(tài)環(huán)境學(xué)院研究團(tuán)隊在《自然·生態(tài)與進(jìn)化》(《Nature Ecology& Evolution》)期刊發(fā)表關(guān)于脊椎動物肺臟起源演化的研究成果，從基因和分子水平揭示復(fù)雜器官是如何在演化過程中逐步形成的。

該團(tuán)隊此前研究顯示，肺與魚鰾同源，且肺可能起源于軟骨魚與硬骨魚的共同祖先，但其具體起源節(jié)點仍未明確。為解開肺臟進(jìn)化之謎，該研究團(tuán)隊對多種動物的肺組織進(jìn)行了廣泛而細(xì)致的研究。

△ 圖源論文

研究發(fā)現(xiàn)，肺臟的形成其實遵循了一套“遺傳控制系統(tǒng)”，指導(dǎo)細(xì)胞協(xié)同工作。這套系統(tǒng)指揮著細(xì)胞如何排列成復(fù)雜的血管分支，同時讓肺部上皮細(xì)胞發(fā)揮專門功能，從而打造出一個高效的氣血交換平臺。有趣的是，雖然如鯊魚、鰩魚等軟骨魚體內(nèi)也具備構(gòu)建肺臟所需的基礎(chǔ)基因，但它們并沒有真正發(fā)展出肺臟，這些基因在軟骨魚體內(nèi)已經(jīng)被用到其他任務(wù)上。

進(jìn)一步研究顯示，真正促成肺臟形成的關(guān)鍵在于硬骨魚祖先獨特的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。這一發(fā)現(xiàn)不僅解釋了為什么擁有相關(guān)基因的軟骨魚卻沒有演化出真正的肺臟，也與最新的化石研究結(jié)果互為佐證，提供了關(guān)于脊椎動物呼吸系統(tǒng)起源于硬骨魚祖先的一份新的、充滿說服力的證據(jù)。

在后續(xù)的演化過程中，哺乳動物通過獲得新的基因，發(fā)展出了更精密的肺泡結(jié)構(gòu)，提高了氣體交換效率。這表明，器官的演化既需要重組現(xiàn)有的基因網(wǎng)絡(luò)，也需要獲得新的基因，兩種方式共同推動了器官功能的完善。

以上研究成果展示了器官進(jìn)化中的基因調(diào)控和新基因創(chuàng)新如何推動結(jié)構(gòu)和功能的不斷優(yōu)化，為人們理解脊椎動物在漫長進(jìn)化歷程中如何適應(yīng)環(huán)境提供了新的視角。

來源：中新網(wǎng) 化石網(wǎng)