科技日报记者 雍黎
北京时间4月22日23时，《自然》（Nature）在线发表了西南大学科研团队在演化生物学领域的重要研究成果。该研究首次揭示，染色体融合是驱动多倍体鱼类基因组“再二倍化”的关键触发器，为理解脊椎动物基因组的演化规律提供了全新理论框架。
这项成果由西南大学徐洛浩教授、刘海平教授联合德国科学院院士阿克塞尔·迈尔（Axel Meyer）合作完成，是我国在淡水鱼演化研究领域发表于《自然》的首篇论文，标志着我国在演化基因组学与鱼类学研究方面取得重大突破。
破解生物进化未解之谜
在脊椎动物演化史上，全基因组复制事件多次发生，使得生物体内基因数目翻倍，形成“多倍体”。但多倍体并不稳定，通常会逐步恢复为正常的二倍体状态，这个过程被称为“再二倍化”。它推动冗余基因获得新功能，被认为是生物多样化和适应性进化的重要动力。然而，再二倍化最初是如何触发的，一直是国际学界未解之谜。
“此前相关研究多依赖于鲑鱼或鲟鱼等年代久远的古老多倍体类群，难以追溯再二倍化过程的关键细节。”西南大学生命科学学院教授徐洛浩说，对此，研究团队将目光投向青藏高原的裂腹鱼类。
裂腹鱼是随着青藏高原隆升而形成的独特鱼类类群，是迄今已知脊椎动物中“最年轻”的多倍体之一。其祖先在约3000万年前经历过一次同源多倍化事件，形成四倍体，如今正处于基因组再二倍化的不同阶段，为观测基因组“再二倍化”的早期过程提供了鲜活样本。西南大学水产学院教授刘海平研究团队长期深耕青藏高原，历时十余年，通过高原鱼类繁育工作，攻克家系样本的获得难题。
本次研究中，西南大学团队攻克了同源多倍体基因组解析难题，成功组装了高度特化的裂腹鱼模式物种——拉萨裸裂尻鱼，并结合高分辨率细胞遗传学分析，首次在脊椎动物中完整刻画了再二倍化从起始到扩展的全过程。
染色体融合是“启动开关”
研究表明，染色体之间的不对称融合，是打破基因组四倍体状态、启动再二倍化的关键“开关”。这一融合事件会引发连锁反应，从融合点开始，逐步推动整条染色体从“四体遗传”模式转向正常的“二体遗传”模式，整个过程具有明显的阶段性和方向性。
这一在裂腹鱼类中发现的机制，很可能适用于解释古老脊椎动物的基因组演化历程，有望为理解脊椎动物的多倍体基因组演化提供一个统一的理论模型。
论文评审专家认为，该成果是“理解脊椎动物全基因组复制后早期再二倍化机制最为突出的研究之一”。
西南大学为论文第一完成和通讯单位。研究得到国家自然科学基金及重庆市杰出青年科学基金等项目支持，该校淡水鱼资源与生殖发育教育部重点实验室提供了重要平台支撑。
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