洞穴鱼类长期生活在黑暗的地下水域，逐渐演化出眼睛和色素退化、嗅觉增强等特征，是研究适应性演化和趋同演化的理想模型。尽管已有研究揭示多个色素相关基因的突变与洞穴鱼类色素退化相关，但其分子机制和演化驱动力仍不完全清楚。
近日，中国科学院动物研究所鱼类进化与基因组学研究组，以中国特有洞穴鱼类玫瑰高原鳅（Triplophysa rosa）及其地表种细尾高原鳅（T. stenura）为研究对象，通过比较转录组、选择压力分析和基因功能验证实验，揭示了mitfa基因剪接突变在色素退化中的关键作用，并发现色素沉着特异基因在洞穴环境中经历了放松的纯化选择。相关成果以“A Splicing Mutation in mitfa is Involved in the Depigmentation of Cavefish Triplophysa rosa”为题于近日发表于《Molecular Biology and Evolution》。
该研究通过组织学分析确认了玫瑰高原鳅皮肤中黑色素体的色素沉着显著减少。转录组比较发现，洞穴鱼中多个黑色素合成关键基因（如tyr、tyrp1a、oca2等）表达显著下调。进一步基因序列分析发现，mitfa基因第4内含子5'剪接位点发生突变，导致外显子4末端63个核苷酸缺失，进而使mitfa的激活结构域缺失21个氨基酸，严重影响其转录激活功能。研究团队利用斑马鱼mitfa突变体（nacre）进行功能拯救实验，结果显示地表鱼来源的mitfa能有效恢复黑色素合成，而洞穴鱼mitfa则挽救效果显著减弱，证实该剪接突变是导致玫瑰高原鳅色素退化的关键因素。进化分析表明，洞穴鱼谱系中色素特异性基因的Ka/Ks比值显著高于地表鱼，说明这些基因在洞穴环境中经历了放松的纯化选择。
该研究首次揭示剪接突变在洞穴鱼类色素退化中的重要作用，从分子机制和进化驱动力的角度为理解洞穴鱼类表型退化提供了新的视角。中国科学院动物研究所张明明、赵庆硕和桂林医学院黄金清为共同第一作者，郭宝成研究员、赵亚辉副研究员、孟凡伟副研究员为共同通讯作者。该研究得到了第三次新疆科学考察、国家自然科学基金等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1093/molbev/msaf175
图1. A、B细尾高原鳅和玫瑰高原鳅；C、D扫描电镜结果
图2. mitfa基因第4内含子5'剪接位点发生突变，导致其63个核苷酸缺失
图3. 利用斑马鱼mitfa突变体进行功能拯救实验
图4. 进化分析发现洞穴鱼色素特异性基因在洞穴环境中经历了放松的纯化选择
