西南大學(xué)發(fā)表最新Nature論文

編輯丨王多魚

排版丨水成文

在脊椎動(dòng)物演化歷史上，全基因組復(fù)制（whole-genome duplication，WGD）事件曾多次發(fā)生。有研究表明，脊椎動(dòng)物的共同祖先經(jīng)歷過一次全基因組復(fù)制事件（1R 事件）。硬骨魚類、鱘形目和鮭形目等譜系也獨(dú)立發(fā)生過類似演化事件，因而形成了多倍體。然而，多倍體并非穩(wěn)定狀態(tài)，其基因組通常會(huì)逐步恢復(fù)為二倍體，這一過程被稱為“再二倍化”（rediploidization）。再二倍化會(huì)使大量冗余基因發(fā)生功能分化或獲得新的功能，被認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)脊椎動(dòng)物譜系多樣化與適應(yīng)性演化的重要機(jī)制。

盡管再二倍化的重要性已被廣泛認(rèn)知，但由于缺乏合適的研究模型，再二倍化的早期演化機(jī)制，一直是生命科學(xué)研究領(lǐng)域長期懸而未決的科學(xué)難題。前期研究依賴于古老的多倍體類群（例如鮭魚或鱘魚），但其多倍化事件發(fā)生年代過于久遠(yuǎn)，難以用來解析其早期動(dòng)態(tài)過程和關(guān)鍵細(xì)節(jié)。

2026 年 4 月 22 日，西南大學(xué)徐洛浩教授、劉海平教授、德國科學(xué)院院士Axel Meyer教授作為共同通訊作者（西南大學(xué)解傳帥、馬子突、馬可馨、周朝偉為論文共同第一作者），在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表了題為：Chromosomal fusions trigger rediploidization of autopolyploid genomes 的研究論文。

該研究在魚類演化生物學(xué)研究領(lǐng)域取得重大突破，系統(tǒng)揭示了脊椎動(dòng)物全基因組復(fù)制（whole-genome duplication，WGD）后“再二倍化”（rediploidization）的觸發(fā)機(jī)制及其早期演化規(guī)律。

據(jù)悉，這是近年來我國淡水魚演化研究領(lǐng)域發(fā)表的首篇Nature研究論文，是我國在演化基因組學(xué)與魚類學(xué)研究領(lǐng)域取得的重大突破，西南大學(xué)為論文第一單位和通訊單位。

來自青藏高原的裂腹魚亞科魚類，為探索“再二倍化”這一問題提供了難得的研究窗口。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，裂腹魚類祖先在約 3000 萬年前經(jīng)歷了一次同源多倍化事件，形成四倍體。這是目前已知的脊椎動(dòng)物中最年輕的同源多倍體之一。

研究團(tuán)隊(duì)深入青藏高原開展野外調(diào)研與實(shí)驗(yàn)室分析，歷時(shí)十余年，通過高原魚類繁育工作地攻克獲得了家系樣本。該研究利用親本遺傳信息分離子代單倍型，攻克了同源多倍體基因組解析難題，成功組裝了拉薩裸裂尻魚（高度特化裂腹魚類的代表物種）的單倍型解析基因組，結(jié)合高分辨率細(xì)胞遺傳學(xué)分析，首次在脊椎動(dòng)物中完整刻畫了再二倍化從起始到擴(kuò)展的全過程。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，不對稱染色體融合是啟動(dòng)再二倍化的關(guān)鍵“觸發(fā)器”。在裂腹魚基因組中，這種融合事件打破了四倍體狀態(tài)下的“四體遺傳”模式，推動(dòng)染色體向“二體遺傳”轉(zhuǎn)變。尤為重要的是，再二倍化并非隨機(jī)發(fā)生，而是以融合位點(diǎn)為起點(diǎn)，逐步擴(kuò)展到整條染色體，呈現(xiàn)出清晰的階段性和方向性。

研究團(tuán)隊(duì)指出，脊椎動(dòng)物祖先在經(jīng)歷 1R 全基因組復(fù)制事件后，其基因組同樣發(fā)生了多次染色體融合。因此，裂腹魚所揭示的"染色體融合觸發(fā)再二倍化"機(jī)制，很可能同樣適用于解釋脊椎動(dòng)物祖先在 1R 事件后的基因組演化歷程，有望為理解脊椎動(dòng)物多倍體基因組再二倍化提供統(tǒng)一的理論框架。

該研究在國際同行中得到了高度認(rèn)可，論文評(píng)審專家認(rèn)為，“該研究是當(dāng)前圍繞理解脊椎動(dòng)物全基因組復(fù)制后早期再二倍化機(jī)制最為突出的成果之一”。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10439-1