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为探究水生四足动物指间蹼发育的调控机制，研究人员以中华鳖（Pelodiscus sinensis）为模型，对胚胎期 19 阶段（TK19）四肢指间蹼进行 RNA 测序。鉴定出 608 个差异表达基因（DEGs），经 WISH 和 RT-qPCR 验证准确。研究为肢体形态发生和适应性进化研究提供数据支撑。
在生命演化的长河中，水生四足动物如何适应水中生活一直是生物学界的重要谜题。指间蹼作为其关键适应性结构，通过抑制指间细胞死亡（ICD）形成，但不同物种间多样的指间形态背后，调控机制尚未完全明晰。例如，蝙蝠和海豚通过 Fgfs 和 Gremlin 协同抑制 BMP 介导的凋亡，而鸭和中华鳖中 Fgfs 却不参与，且中华鳖胚胎发育中前肢和后肢指间蹼的 Gremlin 表达模式无明显不对称，难以判断是否采用相同抗凋亡机制。传统 “候选基因” 方法受限于物种系统发育多样性，而中华鳖作为从无蹼到完全有蹼的过渡性状物种，且在系统发育上早于鸟类分化，成为研究进化发育生物学（Evo-Devo）适应性的理想模型。其四肢形态在水陆生态中呈现过渡模式，胚胎发育阶段 19（TK19）时不同指蹼的细胞死亡水平和退化程度差异显著，为研究指间细胞命运调控提供了独特窗口。
为解开这些谜团，沈阳农业大学的研究人员开展了相关研究。他们对中华鳖胚胎 TK19 阶段前肢和后肢的四个指间蹼（FW1-4 和 HW1-4）进行显微解剖，提取总 RNA 并进行混合测序（pool-sequencing），每个样本池包含 20 个个体的 40 个肢体组织。研究成果发表在《Scientific Data》。
研究中主要采用的关键技术方法包括：RNA 测序（RNA-seq），利用 Illumina NovaSeq 6000 平台测序，获得 19910 万条 reads，Q30 比例超 93%；层次聚类分析（HCA）和主成分分析（PCA）用于样本分类和数据验证；基因本体论（GO）富集分析筛选差异表达基因（DEGs）涉及的通路；全胚胎原位杂交（WISH）和实时定量 PCR（RT-qPCR）验证转录组结果的准确性。
研究结果如下：
通过 RNA-seq 分析，鉴定出 608 个差异表达基因（DEGs），其中回归型指间蹼（FW1-2 和 HW1-2）与非回归型（FW3-4 和 HW3-4）存在显著表达差异。层次聚类分析和三维主成分分析显示，样本按细胞凋亡与否聚为不同簇，与形态学特征一致，验证了数据可靠性。
GO 富集分析表明，视黄酸分解代谢过程、钙粘蛋白介导的细胞粘附和 BMP 信号通路等与指间细胞死亡（ICD）直接相关的通路显著富集，提示这些通路在调控指间蹼退化中起关键作用。
通过 WISH 验证了 Lhx9 和 Hoxd11 的表达模式，Lhx9 在发生 ICD 的区域高表达，Hoxd11 在抗 ICD 区域高表达，空间定位与 RNA-seq 结果一致；RT-qPCR 验证了 Runx3、Msln、Phex 和 Hoxd10 等基因的表达模式，与转录组数据吻合，进一步确认了数据的准确性。
研究结论表明，该研究揭示了凋亡和保留指间细胞的独特分子表达谱，为指间蹼发育和进化的种间比较研究提供了高通量数据基础，有望为细胞抗凋亡和抗衰老研究提供潜在分子靶点。讨论部分指出，中华鳖作为过渡模型的独特性，其研究结果有助于理解四足动物肢体形态发生的共性与多样性机制，为解析适应性趋同进化提供新视角，同时拓展了对程序性细胞死亡和衰老可塑性机制的认知，在发育生物学、进化生物学和医学领域具有重要参考价值。
