科技日报讯 （记者王禹涵）记者2月17日从西北工业大学获悉，该校翱翔战略团队生态环境学院教授王堃、邱强和王文团队研究发现，脊椎动物肺脏的形成遵循一套遗传控制系统。相关论文发表于《自然·生态与进化》。
研究团队此前的研究显示，肺与鱼鳔同源，至少在硬骨鱼祖先中便已初现雏形，其形成早于泥盆纪早期脊椎动物登陆事件。而一些化石记录、发育模式和分子数据则暗示，肺可能起源于软骨鱼与硬骨鱼的共同祖先，但其具体起源节点仍未明确。
团队在对多种动物肺组织进行研究的基础上发现，肺脏主要通过遗传控制系统重组基因调控网络而实现演化。王堃介绍，遗传控制系统就好比一本详细的“操作手册”，指导细胞如何排列成复杂的血管分支，同时让肺部上皮细胞（构成肺壁的细胞）发挥专门功能，从而打造出一个高效的气血交换平台。
有趣的是，虽然鲨鱼和鳐鱼等软骨鱼体内也具备构建肺脏所需的基础基因，但它们并没有真正发展出肺脏。原因在于，这些基因在软骨鱼体内已被用于其他任务。王堃说：“在肺中用于降低表面张力、帮助呼吸的表面活性蛋白基因，在软骨鱼中却主要负责免疫系统调控。”
团队的进一步研究显示，促使肺脏形成的关键在于硬骨鱼祖先独特的基因调控网络。王堃解释，相关证据来自对肺部特异性调控元件的详细分析：在硬骨鱼祖先基因中，有1040个专门调控肺脏发育的DNA序列，而在后来失去了肺脏功能的生物中，这些序列大多消失了。
这一发现与国外最新的化石研究结果互为佐证，为关于脊椎动物呼吸系统起源于硬骨鱼祖先的假说提供了新证据。
王堃介绍，在后续演化过程中，哺乳动物通过获得新基因，发展出了更精密的肺泡结构，提高了气体交换效率。这些发现为人们理解脊椎动物在漫长进化历程中如何适应环境提供了新视角，也为未来生物医学与进化生物学研究奠定了理论基础。
