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3.5亿年前，在脊椎动物的进化历史上发生了一个重大的事件——从水生到陆生的过渡。在这个过程中，生物为了适应新的陆生环境，在形态和生理上都发生了显著的变化。与此同时，在基因水平上也发生了相应的变化——那些对于新的陆生环境不需要或者是有害的基因在四足类中也随之发生了丢失。生物由水生过渡到陆生面临着一个最为显著的环境变化，就是空气中的含氧量比水中充足。 生物为了适应不同的氧气环境，也进化出了不同的呼吸系统:水生呼吸和空气呼吸，代表物种分别为鱼类和四足类。之前的研究，主要集中在形态学上的描述，对于从水生到陆生过渡中的分子机理却很少有报道。为了更好的了解这种进化转变下的分子机制，尤其是在生物对于水陆不同氧气浓度水平的适应性，我们在脊椎动物中全面地研究烟酰胺磷酸核糖转移酶(Nicotinamidephosphoribosy transferase,NAMPT)基因家族。NAMPT也被称为内脏脂肪素(Visfatin)或前B细胞克隆增强因子(Pre-B cell-enhancing factor，PBEF)，是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide Adenine Dinucleotide，NAD)生物合成挽救途径的关键限速酶，同时也是低氧诱导因子HIF-2α的直接靶向位点。以前的研究已经表明:在低氧环境下，高水平表达NAMPT能够有效的提高细胞的存活能力;在常氧环境下，高水平表达NAMPT则会显著增加细胞的氧化压力。我们结合生物信息学和分子生物学的方法，从基因的起源、结构特征、进化压力、功能分化、酶活性检测、表达分析以及敲降实验等方面，全面地分析了NAMPT基因家族。本文通过生物信息学方法搜索NAMPT在脊椎动物中的分布。系统发育树的结果显示在第二次基因组的加倍事件中，NAMPT基因家族形成了NAMPTA和NAMPTB两个亚家族。NAMPTA存在于脊椎动物的所有物种中，而NAMPTB只在鱼类基因组中发现，但在陆生四足动物基因组中丢失。在随后的进化历程中，不对称的选择压力和严厉的纯化选择共同作用于NAMPT基因家族。同NAMPTB相比,NAMPTA受到更为严厉的功能性约束。通过对NAMPTA和NAMPTB进行功能分化检验，发现该基因家族成员受到了显著的Ⅰ型和Ⅱ型功能性分歧。我们以模式鱼类斑马鱼作为材料，构建了重组pCMV-Tag2C表达载体，来检验NAMPTA和NAMPTB的烟酰胺磷酸核糖转移酶活性。体外实验数据表明，NAMPTA和NAMPTB具有相等的烟酰胺磷酸核糖转移酶功能，通过NAD+补救途径能够显著提高细胞中的NAD+含量。斑马鱼胚胎原位杂交结果显示，NAMPTA和NAMPTB拥有相似的表达图谱，说明它们在胚胎发育的早期起到广泛的重要的作用。敲降数据表明，NAMPTA比NAMPTB在脊椎动物胚胎发育过程中起到更加至关重要的作用。我们推论了从水生到陆生的过渡中，NAMPTB存在于进行水生呼吸的鱼类中，但在进行空气呼吸的四足动物中的丢失了，是脊椎动物对于不同的氧气浓度的适应性。