西南大學最新Nature，該領域首篇

來源：iNature

在生命演化的長河中，脊椎動物祖先經(jīng)歷過一次關(guān)鍵的“基因組大爆炸”——全基因組復制事件。這場遺傳物質(zhì)的巨量擴充，為后續(xù)復雜的身體結(jié)構(gòu)和新功能的誕生提供了原始素材。然而，一個核心謎團長期困擾著科學家：復制后的基因組是如何從混亂的多倍體狀態(tài)，重新建立起穩(wěn)定、有序的二倍體遺傳體系的？這一被稱為“重新二倍體化”的過程，其最初步驟始終模糊不清。

2026年4月22日，西南大學劉海平、徐洛浩及Axel Meyer共同通訊在Nature在線發(fā)表題為“Chromosomal fusions trigger rediploidization of autopolyploid genomes”的研究論文，該研究以青藏高原特有魚類——裂腹魚為模型的研究，成功捕捉到了這一關(guān)鍵演化過程的“早期快照”。相關(guān)成果為理解脊椎動物基因組的演化規(guī)律提供了全新模型。

據(jù)悉，該成果是近年來我國淡水魚演化研究領域在Nature 雜志發(fā)表的首篇論文，是我國在演化基因組學與魚類學研究領域取得的重大突破。成果取得的背后是科學城科研團隊長期針對青藏高原特有魚類的研究，首次清晰記錄了該類群的多倍體起源歷史及其向二倍體回歸的演化的完整過程，為破解脊椎動物多倍體演化之謎提供了珍貴的活體研究樣本。

裂腹魚成為破解這一難題的“活化石”并非偶然。這個類群在1000萬至3000萬年前經(jīng)歷了一次獨特的自體四倍體化事件，其演化歷史相對“年輕”，使得科學家能夠清晰觀測到重新二倍體化起始階段的特征，而研究更古老的物種時，這些早期痕跡早已被歲月磨平。

所有裂腹魚屬的物種均為同源多倍體（圖源自Nature ）

通過對兩個裂腹魚物種進行高精度基因組解析，研究者確認了所有裂腹魚共享單一的祖先四倍體起源。研究發(fā)現(xiàn)，重新二倍體化并非在基因組中均勻、同步地發(fā)生。其啟動的關(guān)鍵機制，竟源于染色體融合。

具體而言，某些染色體發(fā)生的隨機融合事件，如同在四倍體“棋盤”上投下了第一顆棋子，打破了平衡。在融合點附近的基因組區(qū)域率先恢復了二倍體配對方式，而遠離融合點、未受影響的染色體區(qū)域，則在相當長的時間內(nèi)仍保持著四倍體特征。這種“由點及面”、從融合位點向染色體臂逐步推進的模式，是研究揭示的全新機制。

更引人深思的是，這一過程在物種分化后仍在持續(xù)。研究發(fā)現(xiàn)在高度同源的染色體上，同時存在著祖先遺留的和譜系特有的基因拷貝分化模式，這為自然選擇發(fā)揮作用、塑造新功能提供了持續(xù)的遺傳舞臺。

這項研究不僅首次清晰描繪了重新二倍體化早期的染色體級別動態(tài)，更重要的是，它提出了一個由染色體結(jié)構(gòu)變異驅(qū)動的演化啟動模型。這一模型可能普遍適用于理解包括人類遠祖在內(nèi)的眾多脊椎動物，在經(jīng)歷基因組“大爆炸”后，如何一步步構(gòu)建出穩(wěn)定而復雜的生命藍圖。裂腹魚，這種高原魚類，正成為我們回溯自身基因組深遠歷史的一把關(guān)鍵鑰匙。

參考消息：

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

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