科學城重大科研發現 國際頂刊發表 解密高原魚類三千萬年生命演化

世界頂級學術期刊《自然》（Nature）傳來重磅消息：位于西部（重慶）科學城的西南大學種質創制大科學中心研究論文——《染色體融合驅動同源多倍體基因組再二倍化》在刊物發表。

據悉，該成果是近年來我國淡水魚演化研究領域在《自然》雜志發表的首篇論文，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。

論文評審專家給予高度評價，認為“該研究是當前圍繞理解脊椎動物全基因組復制后早期再二倍化機制最為突出的成果之一”，充分體現了該成果在國際同行中的高度認可。

《自然》是全球歷史最悠久、最權威的國際科技期刊之一，在學術界,常與《Science》、《Cell》并稱為“CNS三巨頭”,是綜合性期刊中公認的標桿。長期作為科學突破的首發平臺，見證了包括DNA雙螺旋結構（1953年）、引力波首次探測、CRISPR基因編輯等里程碑式科學成果的面世。被譽為“無數頂尖學者夢寐以求的發表平臺，更是人類探索未知、記錄科學進步的核心編年史”。

▲西部（重慶）科學城種質創制大科學中心。曾誠 攝

脊椎動物演化“未解之謎”：“再二倍化”

記者了解到，西南大學為論文第一完成單位和通訊單位，種質創制大科學中心博士后解傳帥，生命科學學院博士研究生馬子突，水產學院博士研究生馬可馨與周朝偉教授為共同第一作者，生命科學學院徐洛浩教授、水產學院劉海平教授和德國科學院院士阿克塞爾·邁爾（Axel Meyer）教授為共同通訊作者。

論文系統揭示了脊椎動物全基因組復制（WGD）后再二倍化（rediploidization）的觸發機制及其早期演化規律，為全球學界深入研究脊椎動物早期基因組演化歷史，提供了關鍵科學依據和全新研究方向。

據論文第一作者、種質創制大科學中心解傳帥博士介紹，在脊椎動物演化的早期階段，發生過兩次全基因組加倍事件。

通俗地說，在我們的遠古祖先中，染色體數量發生了整體翻倍，這對整個脊椎動物的進化和多樣性形成有十分深遠的影響。

“我們所熟知的‘從魚到人’演化研究表明，遠古脊椎動物祖先形態與魚類相近。結合數十年基因序列比對研究成果證實，這一遠古祖先物種在演化進程中，逐步形成多倍體特征。”解傳帥說。

但需要說明的是，今天的人類及日常所見絕大多數動物均為二倍體生物，體細胞內含有兩套完整染色體組，一套遺傳自父本，一套遺傳自母本；多倍體生物則是在兩套染色體組基礎上進一步加倍形成，這類生物在遺傳機制、生理特性等多個層面，均會產生特異性變化。

解傳帥進一步解釋，多倍體在演化中會緩慢恢復為二倍體，這一過程被稱為“再二倍化”。這一“減倍”過程至關重要，但其引發機制尚不明確，也一直是全球演化生物學領域的未解之謎。

論文通訊作者、西南大學徐洛浩教授則表示，脊椎動物祖先、硬骨魚類、鱘形目、鮭形目等多個生物類群，均經歷了基因組先加倍、后減倍的演化過程。

但由于此類演化事件年代久遠，后期演化變異已覆蓋早期生物痕跡，追溯具體演化細節難度極大。

高原裂腹魚揭開演化密碼：

重現關鍵演化過程

青藏高原被譽為“世界屋脊”，獨特的高原生態環境孕育了特有珍稀生物資源，海拔3000米以上的高原河湖流域，是裂腹魚繁衍數千萬年的原生棲息地，也為此次科研攻關提供了得天獨厚的研究素材。

高原嚴苛的自然條件，給裂腹魚野外研究帶來諸多挑戰。論文通訊作者劉海平教授介紹，十余年來，科研團隊持續深入青藏高原開展系統性樣本采集，同時依托種創中心科研平臺，成功建立多種裂腹魚人工繁育體系，筑牢了科研研究基礎。

▲科研團隊在西藏開展魚類蹤跡考察。

憑借長期積累的珍貴樣本資源，團隊對多類裂腹魚物種開展全基因組研究，完成裂腹魚家系測序分析。

結合家系數據、比較基因組學與細胞遺傳學分析，團隊證實：所有裂腹魚的共同祖先約在3000萬年前經歷染色體加倍，演化成為四倍體；在后續演化中，裂腹魚體內多數染色體維持四體遺傳，另一部分逐步轉為二體遺傳，清晰展現出“從多倍體回歸二倍體”的這一“再二倍化”完整遺傳轉變過程。

“而這個‘從多倍體回歸二倍體’的過程就是我們研究脊椎動物再二倍化早期演化機制的理想樣本。”徐洛浩補充道，讓我們可以直接觀察脊椎動物從多倍體走向二倍體的真實過程。

研究還在繼續：

“減倍”演變持續了三千萬年還未完成

徐洛浩教授介紹，脊椎動物基因組再二倍化的啟動，核心依托于非平衡染色體融合，這種特殊融合推動染色體配對方式從隨機配對轉變為穩定二價配對，正式開啟染色體“減倍”演化。

團隊通過多項前沿科研手段驗證，“再二倍化”過程率先在染色體融合位點啟動，隨后沿染色體臂逐步向外推進。

更有意思的是，這一過程并不是突然完成的，而是極其緩慢、并且分階段發生的。其中，有一組染色體從大約3000萬年前就開始向“成對遺傳”轉變，但直到今天，這一過程仍然沒有完全結束。

這也意味著，對高原裂腹魚的研究還沒有結束。

青藏高原的魚類，在漫長地質演變中逐漸適應了極端環境。它們的生存與演化承載著自然賦予的重要信息，蘊藏著巨大的科學價值，隨著研究不斷深入，相關成果也有助于推動演化生物學、基因組學等科學領域的發展。

與此同時，這些承載關鍵演化信息的魚類也正面臨氣候變化和人類活動加劇帶來的威脅。守護它們，不僅關系到科學研究的縱深推進，更對高原物種多樣性保護和生態文明建設具有重要意義。

此次成果的發布，意味著我國在脊椎動物演化與種質創制領域取得世界級重大科研突破，這背后是重慶高新區與重慶本地高校深度融合、協同攻關的成果，預示著西部（重慶）科學城基礎研究將不斷邁向更高水平，為生命科學發展注入更強動力。

劉海平教授團隊為保護珍稀魚類作出突出貢獻，榮獲2025年度“感動重慶十大人物”稱號。

▲劉海平教授科研團隊榮獲2025年度“感動重慶十大人物”稱號。雷鍵 攝

團隊簡介：劉海平教授團隊致力于長江上游珍稀魚類資源保護與研究，深入長江上游及周邊水域，克服高寒缺氧、車輛墜崖、通訊失聯等困難，用1500余個采樣點、3萬余條記錄數據，科學記錄水生生物數據，構建起長江上游近三分之一的魚類種質庫，為保護珍稀魚類作出突出貢獻。積極推動保護工作從被動搶救向主動科學干預轉變，培育形成瀕危魚類養護新技術，相關成果國際領先。團隊成員曾獲科技部科技創新領軍人才、全國“水生野生動物保護”奉獻獎、西藏青年五四獎章等榮譽。