世界最大洞穴鱼类 —— 印度洞鲈（Neolissochilus pnar）线粒体基因组研究揭示其进化奥秘

为探究印度洞鲈（Neolissochilus pnar）进化，研究人员分析其线粒体基因组，发现选择压力及系统发育关系，意义重大。

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在神秘的洞穴世界里，生活着许多独特的生物，印度洞鲈（Neolissochilus pnar）便是其中之一，它是世界上最大的洞穴鱼类，栖息在印度东北部梅加拉亚邦的洞穴中。长久以来，洞穴生物的进化一直是生物学研究的热点领域。对于印度洞鲈而言，其生存的洞穴环境特殊，食物资源相对匮乏，光照条件差。在这样的环境下，印度洞鲈是如何进化适应的，一直是科学界亟待解决的谜题。而且，由于其栖息地范围狭窄，还面临着人类活动带来的诸多威胁，了解它的进化机制对于保护这一珍稀物种至关重要。

为了揭开印度洞鲈的进化之谜，来自印度农业研究委员会国家鱼类遗传资源局（ICAR-National Bureau of Fish Genetic Resources）等研究机构的研究人员开展了深入研究。他们对印度洞鲈的线粒体基因组进行了分析，相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先是样本采集，他们从印度梅加拉亚邦东贾因蒂亚丘陵区的 Krem Umladaw 洞穴采集了 2 个样本，并在获取相关许可后，按照规范流程进行处理。接着进行 DNA 提取和 COI 测序，运用改良的酚 - 氯仿异戊醇法提取总基因组 DNA，通过特定引物扩增线粒体细胞色素 C 氧化酶亚基 I（COI）基因并测序，以此验证物种。之后进行 mitogenome 测序，制备长读长测序文库，在 PacBio Sequel 系统上测序并组装注释。最后通过数据处理和系统发育分析、选择压力分析等方法，研究印度洞鲈与其他物种的关系以及线粒体基因所受的选择压力。

研究结果如下：

1. 基因组特征：成功获得印度洞鲈线粒体基因组序列，长度为 16,440 碱基对。其基因排列保守，包含 37 个线粒体基因，13 个蛋白质编码基因（PCGs）总长度为 11,404bp，编码 3594 个氨基酸。此外，tRNA 和 rRNA 基因也有相应特征，如 16S rRNA 和 12S rRNA 基因大小为 2708bp，22 个 tRNA 基因长度在 66 - 76bp 之间。
2. 密码子使用偏好：PCGs 主要以 ATG 为起始密码子，部分如 COX1 以 GTG 起始；终止密码子多为 TAR（TAA/TAG）和不完全密码子（TA_，T__）。相对同义密码子使用（RSCU）分析显示，亮氨酸密码子使用频率最高。
3. 选择压力分析：研究发现线粒体基因存在复杂的选择模式，包括纯化选择和正 /episodic 正或多样化选择。在多个基因如 COII、COIII、Cytb、ND1、ND2、ND5 和 ND6 等检测到正选择。其中，ND5 基因在三种分析方法中都显示有位点受到强正 / 多样化选择，ND4 基因部分位点也有类似情况。
4. 系统发育关系：通过 MrBayes 贝叶斯推断和 ASAP（Kimura（K80）ts/tv）模型构建系统发育树，明确了印度洞鲈与其他 Mahseer 鱼类的关系，确认其分类地位，且发现它与Neolissochilus hexastichus亲缘关系最近。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功组装印度洞鲈线粒体基因组，明确其系统发育关系和线粒体基因选择压力。基因排列和 AT 含量偏倚等特征与典型硬骨鱼相似。在进化过程中，印度洞鲈线粒体基因受到的选择压力与环境变化相关。例如，NADH 脱氢酶复合体（复合体 I）相关亚基基因的变化可能影响质子泵功能，从而适应洞穴环境。细胞色素 b（Cytb）等基因的变化也可能对其呼吸链功能产生影响。这些发现丰富了人们对印度洞鲈线粒体基因组进化的理解，为进一步研究洞穴生物适应极端环境的分子机制提供了重要依据，也强调了保护线粒体遗传多样性对于印度洞鲈种群生存和适应的重要性。