水生动物如何跨越“登陆”门槛、适应干燥与多变的陆地环境，长期以来是进化生物学关注的核心问题。研究人员在一项发表于2025年的研究中，通过比较150余种现存动物的遗传物质，梳理动物适应陆地生活的遗传基础，并指出不同谱系在登陆过程中既存在共通的遗传变化，也存在仅见于少数类群的特异性创新。

动物生命起源于水中，时间超过6亿年前。研究称，大约5亿年前，动物开始从水域向陆地扩展，这一时期被描述为地球生命史上的重要进化转折之一，并为现代陆地生态系统的形成奠定基础。与绿色植物约5亿年前仅发生过一次向陆地转变不同，动物在多个时间点独立实现陆地定居，因此被视为“趋同进化”的典型案例，即不同谱系面对相似环境挑战时演化出相近的解决方案。

研究团队在论文中采用跨物种基因组比较的方法：首先在动物界150多个物种的基因组中识别不同谱系共享的基因；随后结合动物进化树，追踪这些基因在不同分支上的出现或丢失。研究结果显示，多数水生向陆生的转变伴随着显著的基因更替，表现为大量基因同时获得与减少。研究人员据此认为，基因组在获得与丢失基因方面的能力，是动物适应新栖息地的重要因素。

在进一步分析这些基因的功能后，研究发现，在远缘陆生谱系中反复获得的基因，多与脱水相关功能有关，并常与应激反应相关，例如应对温度变化、紫外线辐射、陆地污染物及植物毒素等。相较之下，丢失或减少的基因则更多与再生、饮食以及生物钟（如昼夜节律）相关。

研究还比较了不同“陆地化程度”的动物类群。研究指出，一些动物仍依赖湿润环境生存，例如蚯蚓主要生活在潮湿土壤中；而昆虫和哺乳动物则能够完全在干燥陆地上生活。研究人员表示，半陆生物种（主要为微小无脊椎动物）往往共享更多适应性特征，涉及血液循环和营养吸收等功能，以帮助其在土壤环境中生存。对于完全陆生动物，研究认为其适应策略更为多样，并观察到部分谱系的特有基因创新，例如陆地蜗牛与壳形成和黏液分泌相关的基因，以及陆地脊椎动物的先天免疫相关基因。

在时间尺度上，研究提出，过去5亿年间水生向陆生的转变经历了三次主要浪潮，分别发生在奥陶纪（4.85亿至4.43亿年前）、泥盆纪-石炭纪（4.19亿至2.98亿年前）和白垩纪（1.45亿至6600万年前）。研究称，这些浪潮从早期陆生节肢动物（如昆虫）开始，并以陆地蜗牛等类群的出现告一段落。研究人员同时指出，这些时期可能与剧烈的生态和地质变化有关，例如早期陆生植物的兴起以及季节性栖息地的形成，为陆生动物提供了新的环境与机会。

研究团队表示，以往相关研究多聚焦于特定陆地动物谱系，而该研究尝试将多次独立的“登陆”事件放在同一框架下进行比较，以更系统地呈现动物在何时、以及通过哪些遗传变化适应陆地环境。研究还指出，在多次转变中，一些遗传变化呈现反复出现的规律，而另一些变化则相对少见。

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