为了隐身，它竟主动“删除”了自己的基因？

在蔚蓝的海底世界里，珊瑚礁犹如万花筒般展现着大自然的多样与奇妙。它们色彩斑斓，形态各异，孕育了成千上万种海洋生物。对潜水爱好者而言，这里是梦幻般的水下乐园；而对科学家而言，这里更是一座巨大的“进化实验室”。在这片充满奇迹的生态系统中，生活着一种不起眼的小生物——豆丁海马（Hippocampus bargibanti）。它仅有米粒般大小，却能完美隐藏在珊瑚丛中，仿佛瞬间消失。潜水摄影师们常说，能找到一条豆丁海马，就像是在浩瀚海底寻得一颗宝石，偶然与之相遇，令人屏息惊叹。

但真正让科学家着迷的，并不只是这种小生灵的“隐身术”，而是它与珊瑚之间那种亲密无间的共生关系——既是保护，也是挑战。最近，中国科学院南海海洋研究所林强研究员团队联合德国康斯坦茨大学的研究人员，利用基因组学、转录组学以及CRISPR实验等多种手段，揭示了豆丁海马如何通过“舍弃”和“重塑”，适应柳珊瑚充满毒素与危险的栖息环境。这项成果，为人类首次揭开了这种极端拟态现象背后的遗传机制。

隐藏在柳珊瑚（Gorgonian corals）中的豆丁海马（Pygmy seahorse），下方为学名（图片来源：参考文献1）

Part.1

微缩世界里的奇迹

海马，是海洋中最独特的硬骨鱼类之一。它们挺立着身体，头部弯曲如同马首，因而得名“海马”。与大多数鱼类不同，海马的游动姿态缓慢而优雅，仿佛在海草间轻轻摇曳。更特别的是，海马家族还流行“爸爸带娃”——雄性海马负责怀孕与育儿，这在整个动物世界都非常罕见。

而在海马家族中，豆丁海马称得上是“迷你精灵”。它是世界上已知体型最小的硬骨鱼之一，成年后全长仅有1至2厘米，比你的指甲盖还小！别看它小，五脏俱全，形态也非常精致。不同于普通海马那修长的口鼻，豆丁海马的口部短而钝，仿佛保留了幼体阶段的“稚嫩感”。科学家把这种特征叫做“幼态持续”或“未成年化”的特征，这种形态恰好让它与柳珊瑚花状突起的形态高度重合。粉色的体表、瘤状的突起，使它与珊瑚枝丛几乎无法区分，形成了近乎完美的伪装。

豆丁海马区别于其他海马的特征（图片来源：参考文献1）

这种神奇的伪装能力，其实藏在它们的基因里。研究团队发现，豆丁海马的基因组中缺失了大量与体型大小和颌面骨骼发育相关的“保守非编码区”（CNE）。这些区域虽然不直接编码蛋白质，但常常调控关键基因的表达方式。一旦这些调控片段缺失，就可能改变骨骼的生长速度和比例，从而让豆丁海马的颌骨发育趋向短小，造就它与珊瑚触手高度相似的外貌。

更关键的是，豆丁海马体内一个叫hoxa2b的基因“失灵”了。这个基因在许多脊椎动物中，都与颌面发育密切相关。为了验证它的作用，科研人员利用CRISPR基因编辑技术，在模式鱼类中敲除了这个基因，结果发现颌面骨骼发育发生畸形。这说明，豆丁海马的拟态形态并非单纯的“缩小”，而是遗传层面“缺失”与“突变”的结合，最终才让它实现了这身完美的“隐身套装”。

Part.2

伴随珊瑚的生存赌注

柳珊瑚为豆丁海马提供了绝佳的掩护和依赖。它们枝条丛生、色彩艳丽，使豆丁海马得以隐藏在其中，免受天敌的侵袭。对于这样一个体型微小、行动缓慢的生物来说，伪装几乎是唯一的生存手段。

但这份保护并非没有代价。柳珊瑚属于刺胞动物，它们会分泌强效的毒素，这些毒素在自然界中堪称“致命武器”。普通鱼类若与其长时间接触，轻则中毒，重则死亡。但豆丁海马却能在这片危险的“毒林”里安然无恙，甚至以此为家。

研究团队通过基因组比对发现，豆丁海马的神经传导和离子通道相关基因发生了快速进化。换句话说，它们的神经系统很可能在长期与珊瑚毒素的博弈中逐渐形成了耐受机制。快速进化的基因集中在与神经信号传递、离子通道调节相关的部分，这使豆丁海马能够在毒素环境中保持正常的神经活动。这种能力不仅让它们适应了柳珊瑚的毒素，还为它们提供了独特的生存优势，使其能在其他生物望而却步的环境中繁衍生息。

这是一场冒险的共生。对豆丁海马而言，每一次与柳珊瑚的亲密接触，都像是一场生存的“赌注”：要么中毒淘汰，要么适应毒素、赢得生存。而豆丁海马“赌”赢了——它们通过基因的改写，换来了在致命毒林中安逸生活的能力。

栖息在海扇上的巴氏豆丁海马（图片来源：维基百科）

Part.3

当免疫系统选择“舍弃”

在豆丁海马的基因组里，科研人员还有一个惊人的发现：它们缺失了大量免疫相关基因，尤其是主要组织相容性复合体（MHC）基因。MHC在脊椎动物的免疫系统中举足轻重，负责识别“自我”与“外来”，是抵御病原体的第一道防线。按理说，失去这些基因的生物应当更易感染疾病，生存几率大幅下降。但豆丁海马却“反其道而行之”，在自然选择中保留下了这种“免疫精简”的策略。

它们是怎么存活下来的呢？这背后的奥秘在于柳珊瑚的抗菌代谢物。柳珊瑚分泌出的化学物质具有抗菌、抗病毒甚至抗真菌的作用，等于为豆丁海马提供了一层“外部免疫”。有了这种保护，豆丁海马就不再需要维持复杂的免疫系统，于是选择了能量成本更低的“基因舍弃”。这种现象恰好印证了生物学中的“黑皇后假说（Black Queen Hypothesis）”——在共生关系中，某些物种通过放弃代价高昂的功能，转而依赖伙伴来提供服务，从而获得更高效的生存模式。

更巧妙的是，这种免疫基因的缺失还为豆丁海马的特殊繁殖方式—— “雄性体内怀孕”提供了可能。雄性豆丁海马的胚胎会植入腹腔内发育，如果免疫系统过于强大，可能会把胚胎当成“外来入侵”进行攻击。而免疫基因的缺失，恰好降低了这种排斥风险，让雄性怀孕成为可能。可以说，豆丁海马在与珊瑚的共生过程中，通过“借力”与“舍弃”，不仅安全住进了毒珊瑚，还顺利解决了繁殖的难题。

Part.4

拟态的遗传密码

豆丁海马身体上那些粉色的瘤状突起，常常让人误以为是珊瑚的一部分。科学家发现，这些突起并非偶然，而是由背后活跃的基因精准调控形成的。在这些瘤状组织中，胶原蛋白和角蛋白基因高度活跃，它们让突起保持了柔韧与弹性，就像雕刻刀在身体表面塑造出的伪装装饰。同时，与色素沉积相关的基因（如mc1r、mitf）在这些组织中同样表现活跃，使得豆丁海马的体色能够紧密贴合珊瑚的颜色。

豆丁海马 (上) 的瘤状突起和杂草海龙（下）的叶状附肢，分别增强了它们对柳珊瑚和海带的拟态能力（图片来源：参考文献1）

这种拟态并不仅仅是“保护色”，更更像是一种遗传上的雕刻艺术。历经数百万年的进化，豆丁海马的身体已经成为柳珊瑚的镜像，外形与色彩的契合达到近乎完美。它们利用基因塑造的“伪装”，骗过天敌的眼睛、成功隐藏了自己。对海洋生态而言，这种拟态不仅展示了个体的生存智慧，也映也反映出海洋生态系统中的深度互动：物种之间彼此塑造、相互博弈，共同编织出复杂而和谐的生命之网。

Part.5

从个体到生态的启示

豆丁海马的故事，不仅仅是一个物种的生存奇迹，更向我们揭示了生命适应环境的惊人策略。通过基因“删减”与“重塑”，在充满毒素与危险的环境中找到生存空间。从微缩体型到短吻形态，从免疫基因的舍弃到色彩的拟态，豆丁海马用自身的进化书写了一部与环境共生的传奇。

然而，但这种高度专一的依赖，也让它们的命运变得脆弱。豆丁海马几乎完全依赖柳珊瑚而生存，一旦珊瑚因气候变化、海水酸化或白化而大量死亡，它们也将失去唯一的庇护所。科学家们指出，这种依赖让豆丁海马成为气候变化的“风向标”。它们的生死存亡，折射出珊瑚礁生态系统的兴衰，也提醒人类更加迫切地保护这一脆弱的海洋生态。

Part.6

隐身术的背后

潜水者常说，能在浩瀚的珊瑚丛中找到一只豆丁海马，就像是收到了大海亲手送出的隐藏礼物。它们安静地依偎在珊瑚的怀抱中，仿佛与环境融为一体。这种神奇的隐身术提醒着我们：生命的智慧，并不只属于强大的捕食者，也属于那些懂得融入与舍弃的微小生灵。

豆丁海马在进化中放弃了强健的免疫系统，放弃了长吻与庞大体型，却因此赢得了伪装、繁殖与共生的优势。它们在珊瑚之间的“隐身术”，背后是一段漫长而奇妙的进化史。

科学的意义，或许正体现在这里：在揭示生命奥秘的同时，更让我们学会敬畏自然的选择，而这份敬畏，终将提醒我们：保护好每一株珊瑚，和每一个依赖它生存的微小生命。

精妙伪装的豆丁海马（图中心）（图片来源：维基百科）

参考文献：

【1】M. Qu, Y. Zhang, J. Woltering, Y. Liu, Z. Liu, S. Wan, H. Jiang, H. Yu, Z. Chen, X. Wang, Z. Zhang, G. Qin, R. Schneider, A. Meyer, & Q. Lin, Symbiosis with and mimicry of corals were facilitated by immune gene loss and body remodeling in the pygmy seahorse, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (35) e2423818122, https://doi.org/10.1073/pnas.2423818122 (2025).

出品：科普中国

作者：夏至

监制：中国科普博览

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本文首发于中国科普博览（kepubolan）

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