物适应性性状的形成和演化。项目组科学家以植物、蜜蜂等为模型,发现基因组的异质性可促进DNA断裂,进而促进突变产生,该研究揭示了基因组突变产生的遗传基础;通过研究蛋白编码新基因的起源过程,发现了全新的动物中保守的LTR类型逆转座子介导的新基因重复起源机制;通过研究非编码RNA基因的演化历史,提出并发展了新基因产生和消亡的理论模型:受到演化过程中不断变化的生物、环境因素驱动,基因组中以基因或表型为形式的新功能的演化主要呈现为短暂适应性的进化模式。通过研究表观遗传信息的演化,揭示了表观遗传信息的重编程的演化规律及基因组结构对异源多倍体亚基因组的表达分化的决定性作用。上述研究对进化生物学经典问题提出了新的解读,体现了我国在进化生物学基础理论研究上的传承和创新。
2.在人工选择、极端环境和群体交融等微进化研究领域取得显著成果
微观进化中最核心的科学问题是生物演化的驱动力及其作用机制。“微进化计划”发挥中国进化生物研究的既有优势,针对人工选择、极端环境、群体交融等生物快速演化主要驱动力,取得了重大进展,将演化研究从表型带入分子水平。项目组科学家绘制出第一张家犬全球迁徙路线图并首次阐明了家犬和人类在食性和行为上存在显著的趋同进化,解析了高强度人工选择下复杂表型的进化机制(图2)。围绕我国重要生态安全屏障和地球第三极的青藏高原,项目组科学家首次提出海拔4500米可能是藏族人群对高原低氧环境最佳适应的临界海拔,并且全面系统地揭示了青藏高原多个家养动物(包括藏獒、藏绵羊、藏黄牛、藏鸡等等)的适应性进化的遗传机制,阐明了基因交流在物种适应环境中的重要作用,填补了过去的青藏高原科学考察在生物进化过程和机制上的研究空白。这些代表性研究工作标志着我国在人工选择和驯化,极端环境适应和人类群体遗传学研究等领域已经达到国际领先水准。
图2:家犬的驯化历史和复杂性状遗传机制
3.开创“超微进化”研究新领域,引领细胞群体演化研究国际前沿
传统的进化理论在解释细胞群体的演化时遭遇严重瓶颈,譬如达尔文自然选择理论无法解释肿瘤细胞群体内高度的异质性和众多的亚克隆。在“微进化计划”的支持下,项目组科学家开创了“超微进化”研究领域,将传统的群体遗传学、进化遗传学和系统生物学理论方法拓展到个体内细胞群体水平。“超微进化”追溯了体细胞突变的产生积累和细胞增殖的动态过程,全面刻画了细胞水平