一个由剑桥大学、英国威康桑格研究所、挪威奥斯陆大学以及荷兰、瑞士和美国的研究所组成的国际研究小组对24种南极鱼类的基因组进行了测序。他们的研究成果发表在《自然通讯》杂志上，研究了这些鱼如何在零下的南大洋中生存，并揭示了这些标志性动物的进化史。

南极鱼是一种独特的鱼类。它们生活在南极冰层下的寒冷水域中，被一股环绕南极大陆的环流与其他海洋世界隔绝开来。南极鱼已经进化出了抗冻蛋白，使它们能够在零下2摄氏度的水温下生存，而这种水温对大多数物种来说都是不利的。南极鱼的一个亚群——被称为“冰鱼”——已经失去了它们的氧结合血红蛋白，这使它们成为已知的唯一没有红细胞的脊椎动物。

研究人员对24种南极鱼的基因组进行了测序。这些新的基因组数据是使用最新的长读技术生成的，这使得研究小组能够确定基因组中复杂的、重复的DNA区域的序列，而这些区域以前是不可能破译的。利用这些新数据，他们探索了南极鱼的进化史和支持适应极端寒冷的机制。研究表明，耐寒的南极鱼大约在1070万年前从其他物种中分离出来，这比之前认为的要晚，许多新物种在大约500万年前开始迅速进化。

一些基因组特征有助于这一群体的生存和建立。研究人员发现，在专门适应极端寒冷的物种中，基因组的大小增加了一倍，比如海峡鱼科或“冰鱼”。基因组大小的扩大是由于被称为转座子的基因组元件数量的大量增加，转座子具有在基因组内复制自己到新位置的能力，并可能引入新的功能。

与此同时，通常被认为对生存至关重要的功能，如血红蛋白的产生，在“冰鱼”身上已经失去了。

Iliana Bista博士说:“在如此恶劣的环境中生存需要生物体额外的补偿，这些鱼已经开发出特殊的蛋白质，作为防冻剂来防止它们被冻结。”

“这些鱼是已知的唯一完全失去血红蛋白的脊椎动物，它们的血液看起来是白色的。这是值得注意的，因为血红蛋白需要在体内运输氧气;它们在冰鱼体内的损失是唯一可能的，因为氧气在非常低的温度下更容易在水中溶解，并且由于额外的基因组和生理适应。”

“南极鱼生活在生存能力的边缘。对它们广泛的基因组进行测序，可以让我们深入了解它们是如何进化到在那里生存的，并支持我们对关键生态系统的理解。这项研究是一个很好的例子，说明基因组学的进步如何彻底改变了我们了解世界各地生物多样性的能力，”理查德·德宾教授说。