在許多餐廳裏，爱吃我們有時能看到這樣一種小魚：全身銀白，透地球到今晶瑩剔透，上活第一眼以為是天简小蝦米，吃起來還肉質鮮嫩，爱吃口感絲滑。透地球到今

△日常餐桌上的上活銀魚

　　這種魚叫作銀魚，又稱麵條魚、天简白飯魚，爱吃是透地球到今胡瓜魚目銀魚科12種魚類的統稱，廣泛分布於東亞的上活近海、半鹹水及淡水環境中。天简銀魚主要產於中國，爱吃是透地球到今國內外享有盛名的珍貴魚種，尤其是上活太湖出產的銀魚，與白魚、白蝦並稱“太湖三白”。銀魚的烹飪做法十分多樣，可鮮食或曬成魚幹，銀魚炒蛋、銀魚蓴菜湯等菜肴深受群眾喜愛。

　　除了是餐桌上的美味，銀魚也一直受到生物學家的關注，因為它在脊椎動物中擁有一個非常特別的生理特征：無紅血。

　　無紅血的“異類”

　　對絕大多數生命而言，氧氣無疑是維持生存的必要因素。如果一個人幾天不吃不喝，生命仍有延續的可能，但是缺少氧氣，幾分鍾就會窒息死亡。

　　在脊椎動物體內，氧氣的轉運和儲存離不開兩種關鍵蛋白質分子——紅細胞中的血紅蛋白以及肌細胞中的肌紅蛋白，兩者通過高效的氧分子結合及轉運能力供應生物體氧氣需求，也正是因為它們的存在，大多數脊椎動物的血液和肌肉呈現紅色。

△血紅蛋白（左）和肌紅蛋白（右）三維結構示意圖

　　然而，銀魚似乎是一個特例。除兩種銀魚成熟的雄性繁殖個體表達血紅蛋白外，其他成年銀魚均不具有紅肌及紅血，提示其缺失肌紅蛋白和血紅蛋白。

△通體透明的喬氏新銀魚

　　無獨有偶，在數千公裏之外的南極，還分布有南極冰魚（鱸形目鱷冰魚科16種魚類的統稱）。它們同樣因為成體缺乏紅細胞和血紅蛋白，呈現出無紅血狀態。

△南極冰魚

　　銀魚和南極冰魚棲息於完全不同的生態環境，卻擁有共同而獨特的無紅血特征。因為魚類血液單純通過物理溶解獲取氧氣的效率僅為血紅蛋白攜氧能力的約十分之一，這種反常的生理機製引發了科學界對生命適應極限的思考。

　　近期，中國科學院海洋研究所劉進賢研究團隊及其國際合作者在《當代生物學》（Current Biology）發表了一項突破性研究成果，揭示了銀魚和南極冰魚獨立演化出“無紅血”特征背後的遺傳機製，研究結果為理解生物在極端條件下的演化策略提供了新視角。

　　銀魚的基因丟失之謎

　　肌紅蛋白是肌細胞內承擔轉運和貯存氧氣功能的重要組成部分，也是第一個經X射線晶體衍射法測定三維結構的蛋白質。研究發現，所有銀魚物種的肌紅蛋白基因已經完全丟失，但這並非由自然選擇直接驅動，而是由轉座子插入突變導致的結果。

　　轉座子，又稱“跳躍基因”，是一類能夠在基因組中“跳躍”的DNA片段，其插入可能導致基因結構破壞或丟失。銀魚正是由於轉座子的插入，使得肌紅蛋白基因完全丟失。不僅如此，不同銀魚物種的血紅蛋白基因也表現出不同程度的獨立退化，且這一過程發生在肌紅蛋白基因丟失之後。

　　正如工具箱的工具長期不用就會壞掉一樣，由於血紅蛋白的不表達導致選擇壓力的放鬆，銀魚血氧運輸係統中的其他相關基因，如遊離血紅蛋白清除基因（結合珠蛋白基因）和紅血細胞生成相關基因（造血因子基因），也發生了不同程度的獨立退化。這種“關鍵基因丟失”現象在脊椎動物中極為罕見，因為血紅蛋白和肌紅蛋白是絕大多數脊椎動物的生存必需品。

△銀魚血氧運輸係統相關基因退化示意圖

　　麵對這樣的生理劣勢，銀魚是如何適應的呢？研究發現這可能與其曆史偶然性及幼態持續特征密切相關。

　　生物學中，幼態持續是指物種在演化過程中，後代把幼年的狀態特征保留到成年的一種現象。在幼態演化的諸多案例中，人類就是最典型的例子之一。在猿類向人類演化的過程中，個體發育相關的調控基因發生了突變，導致整個發育過程延緩而幼態持續，人類不僅在外貌特征上保留了猿類的幼態特征，如豐潤飽滿的嘴唇和少量的體毛；在智力方麵，人類大腦也始終保有持續學習的能力。這些現象正是猿類進化成人類過程中幼態持續的結果。

△幼態持續示意圖

　　銀魚的性成熟個體保留了幼體特征，如體表無磷、骨骼鈣化不完全及成體高度透明，被認為具有幼態持續現象。研究發現，在轉座子介導下，銀魚共同祖先的肌紅蛋白基因發生丟失，這可能是一個關鍵的偶然事件，進而對其生理演化形成了一定的約束，同時促進了幼態持續特征的演化。

　　相比於大部分魚類，銀魚所在的胡瓜魚目魚類普遍要經曆較長的仔魚（幼態）時期才會變態發育成稚魚。在此階段，血紅蛋白並不表達，這暗示銀魚的祖先類群在較長幼體階段且個體較大的情況下，已經適應了沒有血紅蛋白的環境。

　　胡瓜魚目魚類這種幼體延遲變態的發育特征，可能促使銀魚在共同祖先失去血紅蛋白後，維持了祖先類群原本很長的幼態特性。這種幼態持續的現象賦予銀魚細長的身體結構、小體型、軟骨、無鱗和高透氣性皮膚。軟骨可以降低運動相關的氧消耗，高透氣性皮膚和較大的體表麵積/體積比可提高氧氣獲取的效率，使銀魚在缺乏傳統血氧運輸係統關鍵蛋白的情況下仍然可以生存並繁衍。

　　南極冰魚的獨立演化之路

　　在遙遠的南極海域，另一種“無紅血”脊椎動物——南極冰魚，也演化出獨特的適應策略。南極冰魚生活在接近冰點的寒冷環境中，海水溶解氧含量極高，這為其無血紅蛋白生存提供了演化上的背景。

　　研究顯示，南極冰魚經曆了與銀魚完全不同的演化路徑：其共同祖先經曆了血紅蛋白基因幾乎完全丟失的過程，隨後其肌紅蛋白基因也在獨立演化中經曆了退化。在選擇壓力放鬆的環境下，銀魚和南極冰魚都積累了一係列隨機的、導致基因功能喪失的突變，尤其是血氧運輸係統相關基因。

△銀魚與南極冰魚血氧運輸相關基因獨立演化路徑示意圖

　　這兩類魚類在自然選擇的作用下，各自演化出一些可以增強心血管功能的遺傳變化，以部分補償氧氣運輸與儲存效率的降低，但兩者在相關基因上的重疊較少，顯示出演化的獨立性。不過它們在分子機製上卻存在一致性，均共享轉座子介導的突變作為血氧運輸係統關鍵基因退化的主要驅動力。

　　偶然性：生命演化的隱形推手

　　傳統演化生物學強調自然選擇是物種適應和多樣化的推動力。然而，銀魚和南極冰魚的演化路徑揭示出另一種可能：曆史偶然事件如基因丟失也可以成為演化的新起點。在銀魚和南極冰魚的演化曆史中，血紅蛋白與肌紅蛋白基因的丟失與退化最初並不具有適應優勢，甚至對個體生存構成挑戰。然而，這一偶然的曆史事件卻為後續演化提供了突破口。兩物種通過發展出獨特的生理機製，使原本的劣勢轉化為新的生存路徑。這表明不可預測的曆史事件可能在塑造物種多樣性方麵發揮關鍵作用。

　　這項研究不僅揭示了銀魚和南極冰魚演化路徑的分子機製，更從微進化視角驗證了著名進化古生物學家Stephen Jay Gould提出的“隨機演化”理論，展示了基因丟失等曆史偶然事件如何成為物種多樣化的重要驅動力。這一發現豐富了我們對脊椎動物演化機製的理解，也為未來研究基因丟失、轉座子介導的演化路徑以及環境適應性機製提供了新的視角。

　　未來，研究人員可進一步探索其他“無紅血”物種的演化路徑，揭示生命在極端條件下的適應策略與潛力。