本文來源于海潮天下（Marine Biodiversity）

▲上圖：瀕危的暗色刺參。攝影：Billy Bensted-Smith/CDF

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出品 | 海潮天下

海潮天下（Marine Biodiversity）小編讀到最新報道，近日，由加拉帕戈斯群島本地學(xué)者、康奈爾大學(xué)博士候選人海梅·奧蒂茲（Jaime Ortiz）領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊，在《自然》旗下的《科學(xué)數(shù)據(jù)》（Scientific Data）雜志上發(fā)表了一項突破性成果：科學(xué)家成功繪制了瀕危物種——暗色刺參的首個完整基因組圖譜。

暗色刺參（Isostichopus fuscus）是一種廣泛分布于東熱帶太平洋海域的棘皮動物，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中扮演著“海底清道夫”的關(guān)鍵角色。從生物學(xué)特征來看，它們擁有長圓柱形的肉質(zhì)軀體，通過管足在海床上緩慢移動，并利用觸手?jǐn)z取沉積物中的有機(jī)碎屑和微生物。它們的生命周期始于體外受精，其幼體在經(jīng)歷約2~3的浮游生活后，會經(jīng)歷變態(tài)發(fā)育并沉降至海底轉(zhuǎn)為底棲生活。

它們是一種生長相對緩慢的無脊椎動物，通常得要3~4年才能達(dá)到性成熟，在自然環(huán)境中同步排卵受精來繁衍后代，并具備極強(qiáng)的器官再生能力以應(yīng)對捕食壓力。由于極高的經(jīng)濟(jì)價值和長期過度捕撈，該物種在墨西哥至厄瓜多爾沿岸的種群數(shù)量急劇下降，已被世界自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）列為瀕危物種，并受《瀕危野生動植物種國際貿(mào)易公約》（CITES）保護(hù)。

▲上圖：瀕危的暗色刺參（Endangered brown sea cucumber，學(xué)名：Isostichopus fuscus）的近距離特寫。攝影：Joshua Vela

據(jù)報道，這一進(jìn)展標(biāo)志著全球范圍內(nèi)首次為瀕危海參物種建立起高質(zhì)量的遺傳基準(zhǔn)，為東熱帶太平洋地區(qū)的海洋資源管理提供了從分子層面進(jìn)行精準(zhǔn)保護(hù)的可能性。

查爾斯·達(dá)爾文基金會的可持續(xù)漁業(yè)項目負(fù)責(zé)人豪爾赫·拉米雷斯（Jorge Ramírez）指出，這種遺傳學(xué)工具讓人們對種群健康的理解更為深層，有助于科學(xué)界與漁業(yè)社區(qū)達(dá)成共識，制定出既保護(hù)生態(tài)又兼顧生計的方案。

▲上圖：暗色刺參（Isostichopus fuscus）采樣位點(diǎn)及分布范圍示意圖。主圖詳細(xì)標(biāo)注了加拉帕戈斯群島內(nèi)的樣本來源：紅點(diǎn)代表用于PacBio長讀長測序的采樣點(diǎn)（樣本量 N=1），藍(lán)點(diǎn)則代表用于轉(zhuǎn)錄組測序（RNA-seq）的采樣點(diǎn)（樣本量 N=2）。左下角插圖展示了中南美洲沿岸海域，珊瑚色區(qū)域標(biāo)明了暗色刺參的自然地理分布范圍。右側(cè)附有加拉帕戈斯群島暗色刺參的實(shí)拍圖像，圖源：查爾斯·達(dá)爾文基金會（Charles Darwin Foundation）的尼古拉斯·莫伊蒂（Nicolas Moity）。論文出處：Ortiz-Pachar, J.D., Ramírez-González, J., Moity, N. et al.

暗色刺參是加拉帕戈斯群島、乃至東熱帶太平洋海域的關(guān)鍵物種，它們在海底循環(huán)養(yǎng)分，對維持珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的健康起到重要作用。同時，該物種也是當(dāng)?shù)刂匾慕?jīng)濟(jì)資源，每年全球貿(mào)易額約300萬美元，市場需求主要來自亞洲。

然而，由于長達(dá)數(shù)十年的過度捕撈，該物種在從墨西哥到厄瓜多爾的漫長海岸線上曾出現(xiàn)種群崩潰。

盡管加拉帕戈斯群島目前實(shí)行嚴(yán)格的科學(xué)監(jiān)管和手工捕撈準(zhǔn)入制度，但如何更科學(xué)地評估種群的恢復(fù)能力、適應(yīng)潛力，一直是海洋保護(hù)中的難題。

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▲上圖：受嚴(yán)格監(jiān)管的海參手工捕撈作業(yè)。攝影：Juan Manuel García

在本次基因組組裝中，研究人員采用了PacBio HiFi長讀長測序與Dovetail Omni-C近距離連接技術(shù)。這份基因組圖譜的總長度約為8.98億個堿基對（898.4Mb）。在衡量組裝質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)中，連續(xù)片段N50值（Contig N50）達(dá)到了2150萬個堿基（21.5Mb），支架片段N50值（Scaffold N50）達(dá)到了3690萬個堿基（36.9Mb）。此外，對核心保守基因庫的完整性評估（BUSCO）顯示，該基因組的完整度評分高達(dá)98.4%。這一高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集揭示了該物種的遺傳全貌，還識別出了2個非編碼RNA、22個獨(dú)特的tRNA以及13個蛋白質(zhì)編碼基因。

▲上圖：暗色刺參基因組組裝指標(biāo)的可視化概覽。論文出處：Ortiz-Pachar, J.D., Ramírez-González, J., Moity, N. et al.

這一高質(zhì)量的染色體級別基因組，能夠讓科學(xué)家監(jiān)測到種群在應(yīng)對氣候變化、環(huán)境壓力以及捕撈活動時的細(xì)微遺傳變化。與以往僅依賴生物量統(tǒng)計的監(jiān)測方法相比，基因組數(shù)據(jù)可以揭示種群內(nèi)部的遺傳多樣性流失情況，幫助管理者識別出那些具有更強(qiáng)環(huán)境耐受性的個體，從而優(yōu)化人工增殖或天然種群的修復(fù)策略。

目前全球已知的海參物種超過1800種，但僅有包括暗色刺參在內(nèi)的8個物種已經(jīng)有了完整的基因組圖譜，而暗色刺參是其中唯一的瀕危物種。作者團(tuán)隊指出，這一成果將推動海洋資源管理模式的轉(zhuǎn)型——從短期的數(shù)量監(jiān)測轉(zhuǎn)向深度的種群健康評估。目前，相關(guān)數(shù)據(jù)已通過開源方式向全球科研人員和政策制定者開放，旨在為更多瀕危海洋無脊椎動物的保護(hù)工作提供參考范式。

基因組學(xué)·新研究

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文 | 朱瀟瀟

編輯 | 海潮君

排版 | 盧曉雨

時間 | 2026年3月2日

【參考資料】
感興趣的海潮天下（Marine Biodiversity）讀者可以參看該研究的全文：
Ortiz-Pachar, J.D., Ramírez-González, J., Moity, N. et al. A chromosome-level genome assembly for the brown sea cucumber from the Galápagos Islands, Isostichopus fuscus. Sci Data 13, 106 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-025-06422-6

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