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研究人員在紅樹林開展實(shí)地調(diào)查。

編者按

自達(dá)爾文提出進(jìn)化論后，“進(jìn)化”成為理解生命現(xiàn)象的一把鑰匙。作為生物宏觀進(jìn)化和系統(tǒng)發(fā)育內(nèi)在規(guī)律的基礎(chǔ)，種內(nèi)或近緣物種之間的“微進(jìn)化”逐漸得到關(guān)注。

2011年，國家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃“微進(jìn)化過程的多基因作用機(jī)制”正式啟動(dòng)。該重大研究計(jì)劃使用多學(xué)科交叉的綜合手段，解密生物在適應(yīng)環(huán)境過程中產(chǎn)生“微進(jìn)化”的機(jī)制。經(jīng)過10年探索，科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了中國在進(jìn)化生物學(xué)理論與實(shí)證研究廣度和深度上的跨越式發(fā)展，深刻改變了該領(lǐng)域的國際格局。

■本報(bào)記者 甘曉

100多年來，在進(jìn)化論思想指導(dǎo)下，生物學(xué)家逐漸認(rèn)識(shí)到，生物為適應(yīng)環(huán)境在較大時(shí)間尺度下發(fā)生性狀變異形成不同物種的背后，種內(nèi)或近緣物種之間的進(jìn)化才是生物變異的源頭和適應(yīng)環(huán)境的基礎(chǔ)。后者被稱為“微進(jìn)化”。近日，迄今為止我國生物進(jìn)化領(lǐng)域最大規(guī)模的基礎(chǔ)研究計(jì)劃——國家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃“微進(jìn)化過程的多基因作用機(jī)制”（以下簡(jiǎn)稱重大研究計(jì)劃）正式結(jié)題，取得一系列成果。

“如果說進(jìn)化理論是現(xiàn)代生物學(xué)大廈的地基，那么微進(jìn)化就是首先要樹立的奠基石。”中山大學(xué)講座教授吳仲義擔(dān)任該重大研究計(jì)劃專家組組長，他在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示，“在這項(xiàng)重大研究計(jì)劃支持下，我們努力立好這塊奠基石。”

當(dāng)代中國的“達(dá)爾文思想”

“物競(jìng)天擇，適者生存?！?9世紀(jì)中葉，達(dá)爾文發(fā)表《物種起源》提出進(jìn)化論，生物學(xué)從此開始作為一門學(xué)科獨(dú)立發(fā)展。而進(jìn)化生物學(xué)則作為一個(gè)單獨(dú)領(lǐng)域得到進(jìn)一步發(fā)展。

國際著名遺傳學(xué)家和進(jìn)化生物學(xué)家杜布贊斯基曾強(qiáng)調(diào)：“若無進(jìn)化之光，生物學(xué)將毫無意義可言?！币簿褪钦f，了解生命過程“如何”運(yùn)作固然重要，而知道它們“為什么”如此運(yùn)作則是揭開生命之謎的鑰匙。其中關(guān)鍵則在于表征種內(nèi)或近緣物種之間的“微進(jìn)化”，這是解析一切宏觀進(jìn)化內(nèi)在規(guī)律的基礎(chǔ)。

吳仲義指出，微進(jìn)化中適應(yīng)性表型的變異通常具有可明確闡明的分子與遺傳基礎(chǔ)，可以追溯其發(fā)生發(fā)展的過程，有規(guī)律可循。然而，多年來，由于宗教文化上的傳統(tǒng)，西方發(fā)達(dá)國家對(duì)達(dá)爾文進(jìn)化思想接受程度仍然有限，微進(jìn)化相關(guān)研究沒有受到足夠重視。中國的情況則大不相同?！白試?yán)復(fù)翻譯《天演論》以來，進(jìn)化論在中國迅速生根發(fā)芽，這使得我們開展進(jìn)化生物學(xué)研究比在西方要容易得多?！眳侵倭x表示。

同時(shí)，進(jìn)入21世紀(jì)以來，分子生物學(xué)和基因組學(xué)的快速發(fā)展極大地推動(dòng)了微進(jìn)化領(lǐng)域的研究，使我國在進(jìn)化生物學(xué)和基因組學(xué)這兩個(gè)領(lǐng)域具有很強(qiáng)的國際競(jìng)爭(zhēng)力并處于國際研究前沿地位。

正是在這樣的契機(jī)下，2011年，在吳仲義等進(jìn)化生物學(xué)家及國家自然科學(xué)基金委員會(huì)相關(guān)管理人員的大力推動(dòng)下，以微進(jìn)化為研究對(duì)象的重大研究計(jì)劃“微進(jìn)化過程的多基因作用機(jī)制”正式在中國落地。

在許多進(jìn)化生物學(xué)家看來，當(dāng)年達(dá)爾文的《物種起源》正是以微進(jìn)化為切入點(diǎn)并逐漸擴(kuò)展到物種間的演化，如今繼續(xù)對(duì)微進(jìn)化開展深入研究，則是中國科學(xué)家對(duì)達(dá)爾文未竟事業(yè)的執(zhí)著追求。

“進(jìn)化”的科學(xué)研究計(jì)劃

遺傳變異是進(jìn)化的原材料——早在100多年前，與達(dá)爾文同時(shí)代的生物學(xué)家孟德爾用豌豆雜交實(shí)驗(yàn)證實(shí)了基因是遺傳之源。作為遺傳和變異的載體，基因直接影響生物的外在表現(xiàn)，最終往適應(yīng)環(huán)境的方向進(jìn)化。

基于這一基本認(rèn)識(shí)，該重大研究計(jì)劃經(jīng)過充分論證，將核心科學(xué)問題凝練為“生物是如何在基因組水平上通過基因突變與多基因交互作用致使表型或性狀的改變以適應(yīng)環(huán)境的變化”?？茖W(xué)目標(biāo)則包括，使用多學(xué)科交叉的綜合手段，通過研究微進(jìn)化過程中生物適應(yīng)環(huán)境變化的重要遺傳基礎(chǔ)，來揭示基因組、表觀基因組等遺傳和表觀變異導(dǎo)致表型變異的作用機(jī)理，闡明網(wǎng)絡(luò)調(diào)控與多基因相互作用在其中的分子機(jī)制及其進(jìn)化驅(qū)動(dòng)。

回顧近10年的歷程，參與其中的科學(xué)家認(rèn)為，作為一項(xiàng)研究對(duì)象是進(jìn)化的科學(xué)計(jì)劃，其本身也在不斷朝著宏觀上更加綜合、微觀上更加深化、宏觀和微觀有機(jī)結(jié)合的方向“進(jìn)化”。承擔(dān)頂層設(shè)計(jì)任務(wù)的指導(dǎo)專家組從不同視角看待問題，推動(dòng)了學(xué)科交叉和融合，拓展了微進(jìn)化領(lǐng)域的邊界?！拔覀兘M織了來自生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、農(nóng)業(yè)和公共衛(wèi)生等學(xué)科的科學(xué)家共同開展研究?！眳侵倭x介紹。

在不同學(xué)科背景研究人員的共同努力下，科學(xué)家們不僅在微進(jìn)化機(jī)制的基本理論與法則方面取得突破，也發(fā)揮中國進(jìn)化生物研究的既有優(yōu)勢(shì)，在人工選擇、極端環(huán)境、群體交融等生物快速演化主要驅(qū)動(dòng)力方面取得了進(jìn)展，將演化研究從表型帶入分子水平。而且，隨著組學(xué)、單細(xì)胞、高精度成像等先進(jìn)技術(shù)快速發(fā)展，從事相關(guān)學(xué)科的新生力量被吸納進(jìn)來。

“重大研究計(jì)劃執(zhí)行至第6、7年時(shí)，一些做數(shù)學(xué)的學(xué)者加入進(jìn)來，把信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)有機(jī)融合進(jìn)微進(jìn)化的研究中，促進(jìn)了新技術(shù)和新方法的發(fā)展。”吳仲義表示。例如，腫瘤基因組研究數(shù)據(jù)在組學(xué)數(shù)據(jù)歸檔庫（GSA）首發(fā)，使得國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫GSA在國際舞臺(tái)邁出重要一步，促進(jìn)了“國家基因組科學(xué)數(shù)據(jù)中心”和“國家生物信息中心”的成立。

理解，然后治愈

該重大研究計(jì)劃的實(shí)施加深了對(duì)微進(jìn)化的理解，相關(guān)基礎(chǔ)研究成果有望應(yīng)用在腫瘤研究中。研究人員認(rèn)為，只有從科學(xué)上深入理解腫瘤形成的機(jī)制，才有可能找到癌癥治愈之道。

2015年前后，在重大研究計(jì)劃支持下，研究人員提出“超微進(jìn)化”全新概念。該研究首次用“中性進(jìn)化”的假說，揭示腫瘤內(nèi)部遺傳異質(zhì)性的形成是細(xì)胞水平的非達(dá)爾文過程。

通過將進(jìn)化和生態(tài)學(xué)的理論引入疾病發(fā)生和腫瘤生成機(jī)制、腫瘤治療的研究中，科學(xué)家提出腫瘤治療應(yīng)基于腫瘤的表型而不是基因型，目標(biāo)表型和藥物及其劑量的選擇至關(guān)重要?？傊?，以體細(xì)胞“超微進(jìn)化”為代表的系列研究為腫瘤癌變機(jī)制的研究和治療方法的改革提供全新的理論框架。如今，中國學(xué)者在“超微進(jìn)化”方面的工作已經(jīng)引領(lǐng)細(xì)胞群體演化研究的國際前沿。

同時(shí)，研究人員開發(fā)了基于抑制蛋白合成的腫瘤治療新模式，并在非人靈長類模型上進(jìn)行的小樣本試驗(yàn)中取得良好療效，有望為腫瘤治療帶來突破。此外，還在利用細(xì)菌治療腫瘤方面開展了有益嘗試。

除腫瘤研究和治療外，重大研究計(jì)劃明確面向人民生命健康和國家重大戰(zhàn)略需求，研究人員通過分析新冠病毒基因組的演化，重建了新冠病毒的譜系分化，預(yù)測(cè)疫情發(fā)展和建議防控策略，為理解新冠病毒進(jìn)化和疫情流行趨勢(shì)解析發(fā)揮了重要作用。

“研究過程中，項(xiàng)目組為國家提供多份應(yīng)急和咨詢報(bào)告，得到相關(guān)部門認(rèn)可?！眳侵倭x強(qiáng)調(diào)，“包括新冠病毒在內(nèi)的病原微生物溯源問題正是進(jìn)化生物學(xué)的專長，值得在今后的研究中進(jìn)一步重視?！?/p>

此外，相關(guān)研究成果還廣泛應(yīng)用于生態(tài)保護(hù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。例如，通過對(duì)發(fā)生在海南三亞亞龍灣紅樹林保護(hù)區(qū)的紅樹大規(guī)模死亡事件的調(diào)查，揭示了物種的群體遺傳多態(tài)性及其對(duì)環(huán)境擾動(dòng)耐受能力的相關(guān)關(guān)系，為國家制定合理的生態(tài)保護(hù)策略提供了重要參照；農(nóng)業(yè)上以進(jìn)化遺傳學(xué)研究為基礎(chǔ)培育出“科豆17”的大豆新品種，在黃淮海和西北大豆生產(chǎn)中表現(xiàn)優(yōu)異。

生命不息，演化不止，科學(xué)家在理解演化、揭開生命之謎過程中不斷前行。

面向未來，吳仲義期待，作為在整個(gè)生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究中具有統(tǒng)領(lǐng)性地位的學(xué)科，進(jìn)化生物學(xué)基礎(chǔ)研究還應(yīng)繼續(xù)得到重視，進(jìn)一步關(guān)注生命穩(wěn)態(tài)、表型組學(xué)等重要領(lǐng)域，并在面向國家重大需求的研究中充分體現(xiàn)其理論指導(dǎo)地位和實(shí)踐中的推動(dòng)作用。