近日，本学科林志华研究员、包永波研究员团队与中国海洋大学包振民院士团队合作，在贝类血红蛋白进化和起源研究领域取得重要进展。2021年2月2日，该研究成果以“Genomic insights into the origin and evolution of molluscan red-bloodedness in the blood clam Tegillarca granosa”（泥蚶基因组揭示软体动物血红性状的起源和演化）为题，发表在进化生物学领域顶尖学术期刊《Molecular Biology and Evolution》（最新影响因子IF为11.062，其5-year期IF为11.185）上。
血液是维系动物所有生命活动和生理功能的关键要素。几乎所有的脊椎动物都依靠血液中的血红蛋白（Hb）运载氧气，因此血液通常呈红色。然而在无脊椎动物中，呼吸蛋白多种多样，仅有少数类群的血液为红色，且通常被认为是进化新颖性的体现。那么，
无脊椎动物血红性状是如何获得的？
其起源和演化是否完全独立于脊椎动物？
长期以来这些关键科学问题的答案仍不清晰。
蚶科贝类是为数不多具有红色血液的软体动物类群，是研究无脊椎动物血红性状起源和演化的良好动物模型。为了解析这些谜团，该研究团队首先对我国传统养殖贝类泥蚶（俗称血蚶）进行了染色体水平基因组和不同组织及发育阶段的转录组测序，对泥蚶红色血液表型进行了基因组、进化和功能整合分析。研究发现，与非红血软体动物类群相比，蚶科贝类基因组具有独特的六个血红蛋白Hb家族成员，其中HbI、HbIIA、HbIIB和HbIII基因在血淋巴中的表达量显著升高，为血红表型的潜在主效决定基因。蚶类独有的血红蛋白Hb与软体动物共有的肌红蛋白（Mb）的系统发生关系最近，提示其可能由Mb基因演化而来。深入分析发现，蚶类HbIII_Like与Mb2在氨基酸序列和表达模式上最相似，揭示了由Mb演化为Hb的祖先过渡基因状态。
通过系统进化和基因组线性分析，一个惊人的发现是泥蚶血红蛋白与人等脊椎动物血红蛋白同根同源，但又是各自经过漫长进化产生血红蛋白（趋同进化），从而使血液呈现红色。研究还发现，泥蚶具有全套的血红素合成酶编码基因。这些基因的表达模式与脊椎动物相似，在血淋巴中特异性上调，表明了蚶类和脊椎动物血红素合成调控机制的趋同演化现象。研究团队通过RNA干扰实验证实了Hb和血红素合成关键酶在维持泥蚶血红表型中的重要作用。
本研究创新发现蚶科贝类Hb和脊椎动物Hb共同起源于单一祖先基因，突破了国际学界关于无脊椎动物血红性状为“独立起源演化”的传统认知。研究结果不仅揭示了软体动物Hb基因簇的起源演化历程，也为理解动物血红性状的宏观起源演化提供了新认知。
泥蚶、毛蚶等蚶科贝类是我国的重要经济贝类，民间也有吃血蚶补血的说法，研究团队发现蚶类血红蛋白富含血红素，含有容易被人体吸收的卟啉铁，同时还发现蚶类血红蛋白有多种生物活性和功能，研究团队在揭示蚶类血红蛋白进化起源问题的基础上，将继续围绕贝类血红蛋白的功能和利用进行深入研究。
A）泥蚶高质量全基因组精细图谱；B）珠蛋白家族在软体动物类群中的分布模式；
C）蚶类与脊椎动物Hb基因簇侧翼基因的共线性对应
学科成员包永波研究员和中国海洋大学曾启繁副教授为该论文的并列第一作者，学科成员林志华研究员和中国海洋大学王师教授为共同通讯作者。本研究是在浙江万里学院和中国海洋大学两校开展战略合作，实施产学研发展计划的支持下取得的重要成果。本研究受到国家自然科学基金项目（31672678、U1706203）、浙江省自然科学基金重点项目（LZ20C190001），国家重点研发计划（2018YFD0901400）和国家贝类产业技术体系（CARS-49）等联合资助。