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石珊瑚形成钙化骨骼，是珊瑚礁生态系统以及海洋生物多样性延续的基石。珊瑚形类群（corallimorpharians）有时被称为“裸珊瑚”，在许多方面与石珊瑚相似，但缺乏坚硬的骨骼。然而，它们是否属于后来次生性失去骨骼的石珊瑚，一直是备受争议的问题。在此，我们报道了珊瑚形类群玉色海葵珊瑚（Ricordea yuma）的染色体水平基因组，并表明宏观共线性和微观共线性分析有力支持珊瑚形类群为石珊瑚的姐妹群。这一系统发育位置表明，珊瑚形类群的祖先并不具有骨骼，因此其在重建珊瑚钙化起源的过程中占据了关键的外群位置。在这一系统发育背景的指导下，我们对R. yuma和复杂珊瑚Galaxea fascicularis开展了整个珊瑚虫体的单细胞转录组测序，发现石珊瑚的骨骼是通过一种衍生的钙化细胞状态在石珊瑚中的出现而演化形成的。对G. fascicularis开展的比较基因组学分析与再生实验相结合表明，钙化细胞状态的出现伴随着生物矿化工具箱的演化；该工具箱由谱系特异性创新组分和被共同征用的祖先组分共同组装而成。尽管珊瑚形类群保留了一些后来被纳入珊瑚生物矿化过程的祖先基因，但它们缺乏可检测到的类钙化细胞转录状态以及许多钙化核心基因。综上，我们的研究结果表明，珊瑚钙化的起源经历了基因组架构、基因组成和细胞身份的协同变化，凸显出这一过程是由基因组创新与细胞创新整合驱动的一次重大演化转变。
石珊瑚形成钙化骨骼，是礁生态系统得以建立以及海洋生物多样性得以延续的基石。珊瑚形虫类有时被称为“裸珊瑚”，在许多方面与石珊瑚相似，但缺乏坚硬的骨骼。然而，它们是否属于后来次生性丧失骨骼的石珊瑚，一直是备受争议的问题。在本研究中，我们获得了珊瑚形虫类玉米珊瑚（*Ricordea yuma*）的染色体水平基因组，并通过宏观共线性和微观共线性分析表明，珊瑚形虫类是石珊瑚的姐妹群，这一结论获得了强有力的支持。该系统发育位置表明，珊瑚形虫类的祖先并不具备骨骼，因此在重建珊瑚钙化起源的过程中，它们处于至关重要的外群位置。在这一系统发育背景的指导下，我们对玉米珊瑚和复杂珊瑚（*Galaxea fascicularis*）的整个虫体开展了单细胞转录组测序，发现石珊瑚的骨骼是通过一种衍生的萼化母细胞（calicoblast）细胞状态的出现而演化形成的。对比较基因组学分析与复杂珊瑚再生实验结果的综合研究表明，萼化母细胞细胞状态的出现伴随着生物矿化工具箱的演化；该工具箱由谱系特异性创新与对祖先成分的共选择共同组装而成。尽管珊瑚形虫类保留了一些后来被纳入珊瑚生物矿化过程的祖先基因，但它们缺乏可检测到的类似萼化母细胞的转录状态以及许多钙化核心基因。总体而言，我们的研究结果表明，珊瑚钙化起源于基因组结构、基因组成与细胞身份的协同变化，凸显出这一过程是由基因组创新与细胞创新整合驱动的一次重大演化转变。
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🏷️ 珊瑚钙化 珊瑚形类群 比较基因组学 单细胞转录组 生物矿化 细胞进化