被称为“海上金矿”的南极磷虾是南极洲生态系统里的关键物种，是鲸鱼、海豹、海狗、企鹅等动物的主要食物来源。它体长3-5厘米，体重一般不超过2克，却是地球上生物量最大的动物。

近日，由中国水产科学研究院黄海水产研究所、青岛华大基因研究院、德国阿尔弗雷德·魏格纳研究所、澳大利亚联邦科学与工业研究组织等机构组建的国际研究团队，完成了迄今为止最大动物基因组参考序列——南极磷虾基因组组装，并揭示了南极磷虾适应极端环境和群体历史演化的分子基础。相关研究成果于国际顶级学术期刊《细胞》（《Cell》）在线发表。

据了解，这是我国海洋渔业领域发表的第一篇《细胞》主刊论文，也使得我国在南极磷虾资源乃至极地生态系统研究领域步入国际领先序列。同时，这也是西海岸新区科技力量深度参与海洋领域高水平科学研究的一次新突破。

一只南极磷虾的自白

“我的名字是南极磷虾。虽然我叫虾，长得也像小虾，却不是虾，而是生活在南极水域的似虾无脊椎动物。为啥叫这个名字呢？因为我们的身体是透明的，通过透过的外壳能看到体内绿色的消化腺，每隔两三秒还能发出一种类似磷光的黄绿色光。”

“我们的身高只有3-5厘米，体重一般不超过2克。别看我们小，却是地球上生物量最多的生物。打个比方，在一立方米的海水里能同时出现1万-3万只我们的身影，覆盖整个南极洲海域。如果把我们放在一起来称重，可比全世界人类的总量还大。”

“我们不止伙伴多，生命力还很顽强，能适应南极恶劣的极昼极夜环境，并极其抗饿，在度过南极严苛且漫长的冬天时，利用脱壳生长的方式，进行负生长。简单来说，当食物不够时，我们就长出更小的壳来‘瘦身’，从而减少对食物的需求，这可是我们的生存绝技。”

“此外，我们的作用也很大，是南大洋生态系统生物和功能多样性的关键物种，蛋白质含量高达20%，是巨大的人类蛋白储库和战略资源，所以人类称我们为‘海上金矿’。”

“拿这次科学家研究的课题来说，这可不是一件容易的事。我们的基因组非常大，大约是人类基因组的16倍，并且具有高重复的特征。在基因组组装中，是不是一个大挑战？还好科学家们给力，并在《细胞》上发表了成果，我们很自豪。”

意义重大：为迄今最大动物基因组图谱

小小的南极磷虾，其基因组为何如此之大？它是如何适应南极极昼极夜等特殊环境的？又是如何一步步演化成超大群体规模的？针对这一系列问题，世界多个国家先后发起南极磷虾基因组计划，但由于其超大且复杂的基因组结构特征，阻碍了南极磷虾基因资源的发掘与利用。

研究团队利用新一代测序技术对南极磷虾展开了高深度的基因组测序、组装和分析，构建了迄今为止地球上最大的动物基因组参考序列，其大小为48Gb，约为人类基因组的16倍。研究发现，在南极磷虾进化历史上经历了2次基因组的爆发式扩张。此外，相较其他甲壳类生物，南极磷虾基因组中重复序列含量高达92.45%，是已报道的重复序列含量最高的物种。

该研究为海洋生物极端环境适应机制及其群体演化的深入解析提供了新的理论参考，也为南极磷虾渔业资源的管理提供了理论依据，对于培育我国南极磷虾这一海洋生物资源开发利用新兴战略产业、深度参与极地渔业国际治理具有重大意义。

中国科学院海洋研究所研究员张国范评价道：“南极磷虾基因组图谱的发布，是世界极地渔业生物学研究的大事件，是南极磷虾生物学研究的分水岭，使我们对南极磷虾的研究从个体、群体水平研究跃升到基因组研究新时代。”

“本研究不仅破译了南极磷虾的基因组序列，还分析了其重要性状的分子机制，包括生长、繁殖、能量代谢以及极端环境适应性等，为我们深入了解南极磷虾提供了基础，也为南极磷虾资源合理开发利用提供了理论依据。”中国水产科学研究院黄海水产研究所基因组室主任邵长伟说。

探索不止：发起极地海洋生物基因组计划

“南极磷虾作为整个南极食物链的重要一环，其基因组的破译不仅有利于我们从分子层面更深入地了解这个重要物种以及整个南极生态系统，更有望对南极渔业和生态资源的可持续发展提供助力。”青岛华大基因研究院主任科学家范广益说。

2019年以来，青岛华大基因研究院联合国内院校发起了万种鱼、万种软体动物等基因组计划，但在南北极领域还是空白。“这次的研究成果仅仅是个开端。目前我们正计划联合国内外科研院所，发起极地海洋生物基因组计划，深化南极磷虾研究，重点关注微生物、浮游藻类、无脊椎动物、鱼类等，运用基因组学、细胞组学、时空组学技术展开研究，探索更多海洋生物生命奥秘，助力海洋生物资源开发利用。”范广益告诉记者。

青岛华大基因研究院位于西海岸新区中德生态园。自2016年落户以来，已累计引进基因科技人才700余人，其中硕士及以上占比60%；承担国家级/省市级项目12项，国家级/省市级标准8项，累计发表高水平科研论文220篇。该研究院海洋生物基因测序能力全球领先，已建成全球规模最大的海洋基因库，全球海洋生物基因组破译贡献度28%，占中国贡献度的49%。全球首个时空组学国际合作中心在此建成运营，可实现3000张时空芯片年处理能力，最大7Pb年数据产出量。在中国科学技术协会发布的《2022年全国首批“科创中国”创新基地认定结果公告》中，青岛华大基因研究院被认定为海洋组学与再生医学创新基地。

作为企业发展的平台与载体，中德生态园正布局建设基因科技产业园，初步构筑海洋科研、基因组学、高端装备、生物育种、民生健康“产学研”一体化布局，填补多项山东省产业空白；先后引进产业项目23个，2022年基因科技产业产值47亿元，同比增长38%。今年，园区将重点围绕“固本强基育苗”方向，全面开展“三千行动计划”，即建设千亩产业园区、新增千名专业人才、完成千种海洋生物解读，培育基因科技产业高速成长。

（大众报业·青岛西海岸报记者 刘腾 报道）

责任编辑： 张晓帆    

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