首個瀕危海參全基因組圖譜正式發布！加拉帕戈斯群島暗色刺參

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者、康奈爾大學博士候選人海梅·奧蒂茲（Jaime Ortiz）領銜的科研團隊，在《自然》旗下的《科學數據》（Scientific Data）雜志上發表了一項突破性成果：科學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，在海洋生態系統中扮演著“海底清道夫”的關鍵角色。從生物學特征來看，它們擁有長圓柱形的肉質軀體，通過管足在海床上緩慢移動，并利用觸手攝取沉積物中的有機碎屑和微生物。它們的生命周期始于體外受精，其幼體在經歷約2~3的浮游生活后，會經歷變態發育并沉降至海底轉為底棲生活。

它們是一種生長相對緩慢的無脊椎動物，通常得要3~4年才能達到性成熟，在自然環境中同步排卵受精來繁衍后代，并具備極強的器官再生能力以應對捕食壓力。由于極高的經濟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量急劇下降，已被世界自然保護聯盟（IUCN）列為瀕危物種，并受《瀕危野生動植物種國際貿易公約》（CITES）保護。

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

據報道，這一進展標志著全球范圍內首次為瀕危海參物種建立起高質量的遺傳基準，為東熱帶太平洋地區的海洋資源管理提供了從分子層面進行精準保護的可能性。

查爾斯·達爾文基金會的可持續漁業項目負責人豪爾赫·拉米雷斯（Jorge Ramírez）指出，這種遺傳學工具讓人們對種群健康的理解更為深層，有助于科學界與漁業社區達成共識，制定出既保護生態又兼顧生計的方案。

▲上圖：暗色刺參（Isostichopus fuscus）采樣位點及分布范圍示意圖。主圖詳細標注了加拉帕戈斯群島內的樣本來源：紅點代表用于PacBio長讀長測序的采樣點（樣本量 N=1），藍點則代表用于轉錄組測序（RNA-seq）的采樣點（樣本量 N=2）。左下角插圖展示了中南美洲沿岸海域，珊瑚色區域標明了暗色刺參的自然地理分布范圍。右側附有加拉帕戈斯群島暗色刺參的實拍圖像，圖源：查爾斯·達爾文基金會（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鍵物種，它們在海底循環養分，對維持珊瑚礁生態系統的健康起到重要作用。同時，該物種也是當地重要的經濟資源，每年全球貿易額約300萬美元，市場需求主要來自亞洲。

然而，由于長達數十年的過度捕撈，該物種在從墨西哥到厄瓜多爾的漫長海岸線上曾出現種群崩潰。

盡管加拉帕戈斯群島目前實行嚴格的科學監管和手工捕撈準入制度，但如何更科學地評估種群的恢復能力、適應潛力，一直是海洋保護中的難題。

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▲上圖：受嚴格監管的海參手工捕撈作業。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。這份基因組圖譜的總長度約為8.98億個堿基對（898.4Mb）。在衡量組裝質量的關鍵指標中，連續片段N50值（Contig N50）達到了2150萬個堿基（21.5Mb），支架片段N50值（Scaffold N50）達到了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98.4%。這一高質量的數據集揭示了該物種的遺傳全貌，還識別出了2個非編碼RNA、22個獨特的tRNA以及13個蛋白質編碼基因。

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

這一高質量的染色體級別基因組，能夠讓科學家監測到種群在應對氣候變化、環境壓力以及捕撈活動時的細微遺傳變化。與以往僅依賴生物量統計的監測方法相比，基因組數據可以揭示種群內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環境耐受性的個體，從而優化人工增殖或天然種群的修復策略。

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的8個物種已經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。作者團隊指出，這一成果將推動海洋資源管理模式的轉型——從短期的數量監測轉向深度的種群健康評估。目前，相關數據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工作提供參考范式。

基因組學·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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