科大研究團隊首次解開「海洋穿山甲」基因密碼 為探索深海生物的潛力奠定重要基礎

Abstract

首頁 Newsresearch and innovation 科大研究團隊首次解開「海洋穿山甲」基因密碼 科大研究團隊首次解開「海洋穿山甲」基因密碼 為探索深海生物的潛力奠定重要基礎 2020-04-24

香港科技大學(科大)的研究人員首次破解「海洋穿山甲」鱗足螺的基因組。鱗足螺是一種稀有的海螺，牠們生活於被科學家認為是「生命之源」的極端棲息地 — 深海海底熱泉(hydrothermal vent)。破解這種獨特生物的基因密碼，不但有助揭示生命在數十億萬年前是如何誕生及演變，亦為進一步探索這些古老生物的潛力提供基礎。

海底熱泉 (圖片來源﹕JAMSTEC) 深海海底熱泉無論是溫度、水壓以至酸性皆非常高，且含氧量低，與史前的極端環境相似，但依然孕育了多樣生命，當中不少於生物醫學或其他範疇均具有極大潛力。作為其中一種可以適應如此極端環境的生物，鱗足螺比起其他海底熱泉中的住客，更受海洋科學家的關注。

鱗足螺 鱗足螺是現存腹足綱類生物 (一種主要的軟體動物，即蝸牛及海螺類)中惟一一種仍擁有像盔甲般鱗片的海螺，因此亦被稱為「海洋穿山甲」，雖然這種特徵於五億四千萬年前(寒武紀時代)的軟體動物中十分常見。除此之外，鱗足螺亦是現今世上惟一已知可吸取海底熱泉的鐵質並將之轉化成自己「盔甲」的生物，令牠於2007-2017年間被列為十大奇異海洋生物之一。但由於尋找及採集這種海螺極為困難，因此我們對牠的基因排序及獨特形態的由來所知不多。

左圖為吸收了海底熱泉鐵質的鱗足螺，右圖為沒有吸收海底熱泉鐵質的鱗足螺 不過，由科大海洋科學系及生命科學部講座教授錢培元領導的研究團隊，近日與日本海洋研究開發機構(JAMSTEC)合作，從印度洋水深約二千九百米的海底成功採集20多隻鱗足螺，分析牠們的基因序列。 科大研究團隊發現7,000多個新海洋微生物種 刷新人類對海洋微生物多樣性認知

科學家一直以為鱗足螺可能蘊含一些嶄新及特別的基因，以致牠有如此奇異的形態。出乎預料的是科大團隊發現鱗足螺的所有基因均可在如魷魚或珍珠貝等其他軟體動物中找到，而鱗足螺的基因序列在牠演變的過程中幾乎沒有改變。研究人員發現當中二十五個掌管鱗足螺鱗片及外殼形成的轉錄因子(一種可以調節下游基因表達的蛋白)，原來亦控制了其他軟體動物一些獨特堅硬部分的形成，例如腹足綱的殼蓋(operculum)、魷魚的喙(beak)、石鱉的骨針(spicule)或多毛綱(polychaetes，包括沙蠶、海稚蟲等)的剛毛等。

錢培元教授 本身亦為科大捷成David von Hansemann 理學教授的錢教授表示﹕「雖然我們的研究沒有發現任何新的與鱗足螺鱗片形成相關的基因，但它為生物礦化機制(biomineralization) — 即透過基因的組合、排序以及「開關」等機制以決定物種形態的過程，提供了新的見解。剖析鱗足螺的基因組，不但推進了我們對軟體動物基因的認識，亦奠下相關理論的基礎，為未來應用提供良好條件。比方說，鱗足螺的「盔甲」能承受巨大撞撃，了解其相關的基因組成是否有助我們設計一個更具防禦性的保護裝備? 這可以是其中的一個研究方向。」 研究結果已於科學期刊《自然通訊》中發表。 基因排序的研究往往能為生物醫學或其他方面帶來突破，例如一種生活於海底熱泉的微生物，其產生的酶除被應用作檢測愛滋病及沙士病毒以外，近日亦獲應用於檢測新型冠狀病毒。

科大以嶄新合成生物學方法 破解大腸桿菌素致癌的機制 有助研究預防大腸癌方法

有關香港科技大學 香港科技大學（www.ust.hk）是國際知名的研究型大學，其科學、工程、商業管理及人文社會科學領域，均臻達世界一流水準。科大校園國際化，提供全人教育及跨學科研究，培育具國際視野、創業精神及創新思維的優秀人才。科大的研究於香港的大學教育資助委員會「2014研究評審工作」獲得最多「世界領先」評級，亦於最新的《泰晤士高等教育全球年輕大學排名榜2019》中排行第一，而科大的畢業生在2019年度的全球大學就業能力調查排名第10位，位列大中華院校之首。 傳媒查詢: 林淑媛 電話﹕2358 6313 電郵﹕anitalam@ust.hk 王敬蓮 電話﹕2358 6306/ 5190 7882 電郵﹕lindywong@ust.hk

錢培元教授(前)及其研究團隊