兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物是指體形上呈兩側(cè)對(duì)稱的動(dòng)物，其所包含的群體非常龐大。其中，至少有25個(gè)門的動(dòng)物已有線粒體基因組數(shù)據(jù)，其中的7個(gè)門中包含寄生動(dòng)物。它們的線粒體是細(xì)胞的能量工廠，擁有獨(dú)立的遺傳物質(zhì)和體系，絕大多數(shù)還有與細(xì)菌類似的環(huán)形基因組。兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物的線粒體基因組通常包含13個(gè)蛋白編碼基因、2個(gè)rRNA基因和22個(gè)tRNA基因。已有研究報(bào)道，線粒體基因組的進(jìn)化速率在不同動(dòng)物類群中有明顯差異，如一些寄生動(dòng)物的進(jìn)化速率明顯快于自由生活動(dòng)物（Dowton et al., 1995; Hassanin, 2006; Jakovli？ et al., 2021; Shao et al., 2007; Shao et al., 2003）。然而，并不是所有動(dòng)物都遵循這一規(guī)律，一些寄生動(dòng)物如寄生蜂的進(jìn)化速率較慢（Castro et al., 2002），而一些自由生活動(dòng)物如土壤線蟲的進(jìn)化速率較快（Bernt et al., 2013）。這表明，寄生、自由生活等生活方式對(duì)線粒體基因組進(jìn)化速率的影響并不如想象中簡(jiǎn)單直接，可能涉及多種復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)因素。另外，已有的研究結(jié)論大多是基于節(jié)肢動(dòng)物提出的，還亟需更深入（考慮生活方式以外的因素）和更全面（涵蓋其它主要的動(dòng)物類群）的研究來探究驅(qū)動(dòng)動(dòng)物線粒體基因組進(jìn)化的主要因素。 

　　針對(duì)上述科學(xué)問題，10月9日，蘭州大學(xué)/西藏大學(xué)張東課題組、中國科學(xué)院水生生物研究所（以下簡(jiǎn)稱水生所）王桂堂學(xué)科組合作在國際知名學(xué)術(shù)期刊Nature Communications在線發(fā)表了題為“Mitogenomic evolutionary rates in Bilateria are influenced by parasitic lifestyle and locomotory capacity”的研究論文，揭示生活方式和運(yùn)動(dòng)能力是影響兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物線粒體基因組進(jìn)化的主要因素。 

　　張東（2020年畢業(yè)于水生所，師從王桂堂研究員）和Ivan Jakovli？（2011年畢業(yè)于水生所，師從桂建芳院士），一直致力于魚類寄生蟲的分子進(jìn)化與系統(tǒng)發(fā)育研究，與王桂堂團(tuán)隊(duì)合作先后測(cè)定并發(fā)表了30多種魚類寄生蟲的線粒體基因組。團(tuán)隊(duì)的前期研究除發(fā)現(xiàn)扁形動(dòng)物、線蟲等寄生蟲的進(jìn)化速率較快以外（Zhang et al., 2019; Zhang et al., 2019; Zou et al., 2017），還發(fā)現(xiàn)甲殼動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)能力顯著影響其線粒體基因組的進(jìn)化速率（Jakovli？ et al., 2021）。運(yùn)動(dòng)需要耗能，與線粒體功能密切相關(guān)，不同運(yùn)動(dòng)能力水平可能導(dǎo)致動(dòng)物的線粒體基因組受到不同程度的選擇壓力，從而影響其進(jìn)化速率。除甲殼動(dòng)物外，軟體動(dòng)物（Sun et al., 2017）、昆蟲（Mitterboeck et al., 2013）、鳥類和哺乳動(dòng)物（Shen et al., 2009）等也曾發(fā)現(xiàn)過類似現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)能力也許可為上述科學(xué)問題提供合理解釋：運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)的寄生蟲如寄生蜂可能會(huì)受到較強(qiáng)的選擇壓力，導(dǎo)致進(jìn)化速率較慢；而運(yùn)動(dòng)能力弱的自由生活土壤線蟲可能受到松弛的選擇壓力，導(dǎo)致進(jìn)化加快。 

　　為了系統(tǒng)探究生活方式（體內(nèi)寄生、體外寄生、擬寄生、微型捕食和自由生活5類）和運(yùn)動(dòng)能力（強(qiáng)、中、弱3類）對(duì)兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物線粒體基因組進(jìn)化速率的影響，研究團(tuán)隊(duì)比較分析了約11000種兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物的線粒體基因組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)不同類型兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物的進(jìn)化速率由高到低分別為：體內(nèi)寄生動(dòng)物>弱運(yùn)動(dòng)能力的體外寄生動(dòng)物>弱運(yùn)動(dòng)能力的自由生活動(dòng)物>擬寄生動(dòng)物>強(qiáng)運(yùn)動(dòng)能力的體外寄生動(dòng)物>微型捕食者和強(qiáng)運(yùn)動(dòng)能力的自由生活動(dòng)物。生活方式和運(yùn)動(dòng)能力是影響兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物線粒體基因組進(jìn)化的主要因素：生活方式可解釋45%的兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物進(jìn)化速率變異，運(yùn)動(dòng)能力可解釋39%的進(jìn)化速率變異，二者共同可解釋56%的進(jìn)化速率變異。運(yùn)動(dòng)能力對(duì)兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物線粒體基因組進(jìn)化的影響程度略小于生活方式，說明除了降低運(yùn)動(dòng)能力這個(gè)主要途徑外，寄生生活還可通過多種其它途徑來影響動(dòng)物的線粒體基因組進(jìn)化，如寄生蟲的代謝依賴導(dǎo)致的松弛選擇壓力、寄生蟲與宿主的“軍備競(jìng)賽”驅(qū)動(dòng)的定向選擇、有效種群大小降低（頻繁的建立者效應(yīng)、高物種形成率等）導(dǎo)致的遺傳漂變?cè)黾拥取?/span> 

LHT：生活方式；LOC：運(yùn)動(dòng)能力；EndoP：體內(nèi)寄生；EctoP：體外寄生；Ec：蛻皮動(dòng)物；Lo：冠輪動(dòng)物 

　　蘭州大學(xué)生態(tài)學(xué)院/西藏大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院張東青年研究員為該論文的通訊作者，Ivan Jakovli？博士為第一作者。水生所鄒紅高級(jí)實(shí)驗(yàn)師、王桂堂研究員，蘭州大學(xué)生態(tài)學(xué)院張宏教授、劉向青年研究員、葉彤博士和碩士研究生相傳鈺為本研究的共同作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（32102840）、地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目（32360927）、重點(diǎn)項(xiàng)目（32230109）、面上項(xiàng)目（31872604）、西藏自治區(qū)科技廳自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（XZ202301ZR0028G）和蘭州大學(xué)人才引進(jìn)啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)（561120206）的支持。 

　　原文鏈接： https://doi.org/10.1038/s41467-023-42095-8