6月23日，中国科学院动物研究所研究员侯仲娥和李枢强团队在《科学进展》（Science Advances）上，发表了题为Marine–montane transitions coupled with gill and genetic convergence in extant crustacean的研究论文，揭示了跳钩虾从海洋到陆地演化的时空动态以及形态和遗传等适应特征的趋同演化。跳钩虾栖息在海洋、潮间带、陆地、高山等不同的环境，是一个连续的登陆体系。研究基于全球851个样本，通过基因组和系统发育分析发现，跳钩虾在5600万年前从海洋拓殖至潮间带，在渐新世至中新世间经过四次独立演化，又拓展到陆地和高山。跳钩虾从潮间带到高山的生境转变受地质变迁影响，如板块碰撞和岛屿形成。地质事件引发的跳钩虾登陆驱动陆生支系在山区形成了高分化中心以及丰富的物种多样性；陆生跳钩虾具有从高海拔到低海拔自上而下的分化模式（Top-down cladogensis），而通过置换模型检验发现这种模式并非随机扩散造成，进一步揭示了跳钩虾从海洋到潮间带再登陆高山的登陆演化进程。研究对不同生境跳钩虾鳃的形态分析发现，陆生跳钩虾鳃的外形变大变复杂。基因组比较分析、环境因子分析以及低温低氧胁迫实验表明，形态演化以及能量代谢改变是陆生适应的重要机制。研究通过表达量分析和蛋白结构分析发现，趋同基因SMC3在钩虾鳃的发育中具有重要作用。研究基于CRISPR/Cas9敲除实验，证实了SMC3基因调控甲壳动物附肢外叶的发育，包括钩虾的鳃、水溞的背甲及昆虫的翅。该研究创新性地整合动物地理、基因编辑，提出了跳钩虾海陆转变的演化模式和驱动因素，揭示了海陆转变过程中呼吸器官的形态变化和潜在的遗传基础，为探索生物的海洋起源和陆生适应的演化创新提供了现生生物的视角，并为宏观生物地理和形态演化研究提供了新范式。研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项的支持。论文链接动物所发现跳钩虾在海陆变迁进程中形态和遗传趋同演化