线粒体是细胞的能量工厂，通过氧化呼吸链提供了生物体95%的能量，是动物各种运动所需能量动力的“发动机”。线粒体的氧化磷酸化过程中的一部分能量以ATP形式直接被生物体利用，支持肌肉运动、胞内离子运输等能量消耗过程。然而，线粒体产生的能量中有一部分并未转化为ATP，而是以热能形式维持体温。那么，动物线粒体蛋白的进化模式是否会与其产热功能有关呢？

张亚平院士课题组此前已提出线粒体基因组的选择压力与动物运动能力密切相关的假说，并通过飞行能力健全与退化的鸟类比较研究证实，运动能力退化的动物线粒体蛋白受到的选择压力是放松的（Shen et al., 2009, Genome Research）；对蝙蝠基因组的分析也表明，蝙蝠飞行能力起源过程中线粒体基因受到正选择（Shen et al., 2010, PNAS）。

为进一步阐述能量需求（ATP和热能）与线粒体蛋白选择压力的关系，在张亚平院士和沈永义副研究员的指导下，博士研究生孙艳波对Genbank上现有的鱼类线粒体全基因组序列进行分析发现：由于长距离洄游（生殖等目的）加上对不同盐度水的渗透调节，海河两栖洄游鱼类需要更多能量供应，该类群的线粒体蛋白受到的纯净化选择压力明显强于非洄游鱼类；另外，处于较冷地区鱼类的线粒体蛋白受到的选择压力明显强于热带及亚热带鱼类。虽然鱼类是变温动物，但研究证明鱼类仍具有一定的体温调节能力。结果表明，线粒体产热功能同样对其蛋白进化有限制，即不同气候条件下的动物对热量需求不同，进而其线粒体受到不同的纯净化选择压力。相反，与能量代谢无关的核基因比较分析并未呈现上述趋势，进一步证实线粒体呈现的选择压力模式源于其能量代谢功能限制。

该研究论文已在线发表于国际著名杂志《分子生物学与进化》（Molecular Biology and Evolution, IF=9.87）。