基因反轉解開百年謎團：北大西洋棘鱝為何有兩種體型？

多年來，科學家們一直對北大西洋棘鱝（thorny skate）為何會出現兩種截然不同的體型感到困惑。儘管進行了廣泛的研究，卻始終找不到基因上的解釋，直到最近，這個謎團終於被解開。一支研究團隊發現，基因反轉（genetic inversion）是關鍵所在，而這項突破竟意外地得益於COVID-19疫情期間的轉折。

這項發現不僅解開了棘鱝體型差異的謎題，還可能幫助保育專家理解為何棘鱝的數量在多年禁漁後仍持續下降。氣候變遷或許加劇了這一問題，而科學家們現在有了新的方向來保護這一瀕危物種。

早在2002年，當時還是大學生的Jeff Kneebone就開始研究這個困擾科學界數十年的海洋謎題。棘鱝是一種生活在北大西洋的物種，在某些區域，無論是雄性還是雌性，都會出現兩種截然不同的體型，但原因始終不明。當時，Kneebone也未能找到答案。

如今，20多年過去，Kneebone與佛羅裡達自然歷史博物館的研究團隊終於解開了這個謎團，而這項突破竟與COVID-19疫情息息相關。

科學家們早在近一個世紀前就發現了棘鱝的體型差異，但這一問題在1970年代變得更加緊迫，因為棘鱝的數量開始急劇下降。過度捕撈被認為是主要原因，因此美國在2003年實施了禁漁令，以保護棘鱝和同樣瀕危的barndoor skate。

然而，barndoor skate的數量已恢復到可以重新捕撈的程度，但棘鱝的數量卻在20年的保護下依然低迷。根據美國國家海洋暨大氣總署（NOAA）的調查資料，棘鱝在某些地區的數量下降了80%至95%，尤其是在緬因灣，而在加拿大Scotian Shelf附近的水域，其數量也持續低迷。

棘鱝的分佈範圍廣泛，從南卡羅來納州一直延伸到北極圈，並向東延伸至蘇格蘭、挪威和俄羅斯。在北極和歐洲地區，棘鱝只有一種體型，只有在北美沿海地區，才會出現大小兩種體型並存的情況。

研究共同作者、佛羅裡達自然歷史博物館鯊魚研究計畫主任Gavin Naylor表示，科學家們曾試圖透過分析棘鱝的DNA來尋找大小體型之間的差異，但始終一無所獲。大型棘鱝的體型是小型棘鱝的兩倍，且需要11年才能成年，而小型棘鱝只需6年就能成熟。Naylor認為，這其中一定存在基因差異。

Naylor的計畫是進行基因捕獲（gene capture），這是一種耗時耗力的方法，能讓研究人員從數百隻棘鱝的基因組中收集數千個DNA序列資料。然而，COVID-19疫情的爆發使得這項計畫被迫中斷。

當時的博士後研究員Shannon Corrigan提出了一個替代方案：如果無法對數百隻棘鱝進行基因捕獲，那就對四到五隻個體進行全基因組測序。這是一個風險極高的計畫，但最終卻取得了成功。

研究的第一作者Pierre Lesturgie在分析棘鱝的基因組時，發現了第二條染色體上的一個異常區域。起初，他認為這可能是測序過程中的錯誤，但Naylor指出，這可能是基因反轉的結果。進一步的研究證實，只有大型棘鱝擁有這段反轉的DNA序列，這正是解開謎團的關鍵。

Kneebone表示，找出體型差異的原因只是第一步，接下來的研究將有助於制定保育計畫。棘鱝的數量持續下降，尤其是在緬因灣，該地區的海面溫度在過去幾年中上升速度超過全球99%的海洋。這可能對棘鱝的繁殖造成了不利影響。

研究團隊將繼續收集資料，以確定氣候變遷是否對棘鱝的生存造成了影響。這項研究已發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊上，為棘鱝的保育工作提供了新的方向。