青鳉与三刺鱼嗅觉受体基因的进化分析：正向选择与适应辐射

本文主要探讨了青鳉（Gasterosteus aculeatus）与三刺鱼（Gadus morhua）嗅觉受体（OR）基因的鉴定及其进化特性。嗅觉对于这两种鱼类以及所有脊椎动物的生存至关重要，它在寻找食物、配偶识别和危险规避过程中起着核心作用。OR基因作为嗅觉系统的基础组成部分，其功能在于与环境中的气味分子进行交互，这个过程通常发生在跨膜区域形成的口袋结构中，其中的直接结合位点即所谓的绑定位点。 研究者通过对青鳉和三刺鱼基因组中的OR基因进行深入分析，发现跨膜区4、5、6表现出较高的平均Ka/Ks值，这暗示着这些区域可能受到了正向选择的影响。正向选择通常发生在有利于物种适应性和生存优势的遗传变异上，因此这可能意味着这些特定跨膜区在感知特定气味分子的能力上具有进化优势。 值得注意的是，文中提到许多受到正向选择的位点主要集中在跨膜区，这表明这些区域可能是嗅觉敏感性和特异性的重要决定因素。此外，研究还发现许多鱼类OR基因的PTSs（putative transmembrane segments，推测的跨膜段）与哺乳动物中绑定位点相重叠或邻近，这提示了两者在嗅觉受体功能上的潜在相似性。 一项有趣的现象是，正向选择在这个研究中并非均匀分布，而是出现在三个物种特有的分支中。在三刺鱼中，这种正向选择尤其明显，可能反映了物种在其生态环境中对嗅觉适应性的“适应辐射模型”，即在新近扩张的分支中快速进化以应对新的嗅觉挑战。 这篇论文提供了关于鱼类OR基因进化模式的新见解，支持了在脊椎动物的嗅觉受体基因进化过程中正向选择的重要性。这一发现有助于我们更好地理解嗅觉系统的演化历程，并可能为未来的嗅觉相关疾病研究和人工嗅觉技术提供理论依据。