西南大学发表最新Nature论文|多倍体|生物学|西南大学|论文|顶尖科学家协会奖

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

在脊椎动物演化历史上，全基因组复制（whole-genome duplication，WGD）事件曾多次发生。有研究表明，脊椎动物的共同祖先经历过一次全基因组复制事件（1R 事件）。硬骨鱼类、鲟形目和鲑形目等谱系也独立发生过类似演化事件，因而形成了多倍体。然而，多倍体并非稳定状态，其基因组通常会逐步恢复为二倍体，这一过程被称为“再二倍化”（rediploidization）。再二倍化会使大量冗余基因发生功能分化或获得新的功能，被认为是驱动脊椎动物谱系多样化与适应性演化的重要机制。

尽管再二倍化的重要性已被广泛认知，但由于缺乏合适的研究模型，再二倍化的早期演化机制，一直是生命科学研究领域长期悬而未决的科学难题。前期研究依赖于古老的多倍体类群（例如鲑鱼或鲟鱼），但其多倍化事件发生年代过于久远，难以用来解析其早期动态过程和关键细节。

2026 年 4 月 22 日，西南大学徐洛浩教授、刘海平教授、德国科学院院士Axel Meyer教授作为共同通讯作者（西南大学解传帅、马子突、马可馨、周朝伟为论文共同第一作者），在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：Chromosomal fusions trigger rediploidization of autopolyploid genomes 的研究论文。

该研究在鱼类演化生物学研究领域取得重大突破，系统揭示了脊椎动物全基因组复制（whole-genome duplication，WGD）后“再二倍化”（rediploidization）的触发机制及其早期演化规律。

据悉，这是近年来我国淡水鱼演化研究领域发表的首篇Nature研究论文，是我国在演化基因组学与鱼类学研究领域取得的重大突破，西南大学为论文第一单位和通讯单位。

来自青藏高原的裂腹鱼亚科鱼类，为探索“再二倍化”这一问题提供了难得的研究窗口。研究团队发现，裂腹鱼类祖先在约 3000 万年前经历了一次同源多倍化事件，形成四倍体。这是目前已知的脊椎动物中最年轻的同源多倍体之一。

研究团队深入青藏高原开展野外调研与实验室分析，历时十余年，通过高原鱼类繁育工作地攻克获得了家系样本。该研究利用亲本遗传信息分离子代单倍型，攻克了同源多倍体基因组解析难题，成功组装了拉萨裸裂尻鱼（高度特化裂腹鱼类的代表物种）的单倍型解析基因组，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。

研究团队发现，不对称染色体融合是启动再二倍化的关键“触发器”。在裂腹鱼基因组中，这种融合事件打破了四倍体状态下的“四体遗传”模式，推动染色体向“二体遗传”转变。尤为重要的是，再二倍化并非随机发生，而是以融合位点为起点，逐步扩展到整条染色体，呈现出清晰的阶段性和方向性。

研究团队指出，脊椎动物祖先在经历 1R 全基因组复制事件后，其基因组同样发生了多次染色体融合。因此，裂腹鱼所揭示的"染色体融合触发再二倍化"机制，很可能同样适用于解释脊椎动物祖先在 1R 事件后的基因组演化历程，有望为理解脊椎动物多倍体基因组再二倍化提供统一的理论框架。