【科研成果】进化所各团队在基础生命科学多个领域的研究取得了突出进展

遵循“博观约取、厚积薄发”的所训，海洋生物多样性与进化研究所在过去的一年中，团队间同心联袂、互为灯火，围绕基础生命科学的前沿分支，特别是在纤毛虫微观生物学、基因调控、细胞通讯、发育机制及演化-适应等方向，收获了多份具有显著领域影响力的成果和研究进展。

图1.进化所近期的主要科研进展

1. 以纤毛虫为材料，完成了对DNA甲基化修饰、转座子调控等功能-机制的深入探讨

围绕DNA N⁶-甲基腺嘌呤（6mA）的调控机制和生物学功能，原生动物学团队以四膜虫为材料，揭示和描绘了6mA维持甲基化酶 AMT1的自调控模式，以及甲基化酶复合体通过整合转录和复制信号维持6mA稳定遗传的分子机制。此外，团队还首次发现了单细胞真核生物特有的6mA从头甲基化酶AMT2/AMT5以及去甲基化酶DMT3，并进一步揭示了其在基因调控、染色质重塑及有性生殖过程中扮演的关键角色。团队还围绕纤毛虫基因组稳定性维持及转座子调控、小RNA介导的跨代遗传信息传递的机制等科学问题，研究刻画了扇形游仆虫有性生殖过程中产生的一类特异性小RNA，阐释了其识别-保护非转座子序列、指导体细胞核中转座子序列精准删除的分子机制，为理解真核生物中基因组稳定性维持提供了新证据。

另外，高原盐湖的高盐、低氧、低温及强辐射构成了极端生存挑战，却也孕育了特有的“多重嗜极生物”。以西藏依布茶卡盐湖纤毛虫——偏拟片尾虫为对象，研究揭示了其通过水平基因转移获得脱硫杆菌来源的海藻糖合成基因，合成α,α-海藻糖以抵御高盐与缺氧胁迫；并结合β-胡萝卜素积累及多种抗逆基因家族的表达、扩张与演化，阐明了其多层次适应机制，为解析极端环境下真核微生物的分子适应提供了新范例。

相关成果连续发表在PNAS（2篇），National Science Review，Science Advances（2篇），Nucleic Acids Research（4篇）等领域旗舰级刊物上，并受邀在顶级综述刊物（Trends in Biochemical Sciences，Trends in Genetics）发表学科前沿综述。

图2.代表性成果的部分工作展示图

2. 以原始演化态动物-丝盘虫为材料，取得了细胞间通讯机制探讨新进展

细胞间通讯机制及体轴建立过程是理解多细胞生命起源的重要科学问题。纤毛与器官发育实验团队以原始后生动物丝盘虫为研究模型，率先建立了适用于该物种的基因编辑技术体系，实现了基因敲降与外源基因导入。基于这一技术平台，研究系统解析了丝盘虫在摄食行为过程中通过神经肽介导的细胞间通讯机制，并揭示了Wnt信号通路在其中心—外周体轴建立中的关键调控作用。相关研究为解析早期多细胞动物神经信号系统的起源、体轴模式形成及细胞类型多样化提供了重要分子证据，同时建立了研究原始后生动物发育与演化的新型实验范式，为探索动物多细胞化早期阶段的关键机制奠定了重要基础。

相关成果于新近发表于Current Biology及Molecular Biology and Evolution。 

3. 以软体动物为材料，揭示了深海生物种群扩散机制及对碳汇的生态学作用

围绕深海生物种群扩散机制及化能共生体系在生态系统中的作用这一重要科学问题，海洋化能合成生态系统实验室以深海热液生态系统代表物种鳞足螺和浅海优势种薄索足蛤为研究对象开展系统研究。研究发现，深海洋流动力与“幽灵种群”共同驱动鳞足螺跨越约6000公里的长距离扩散，从而维持深海热液种群之间的时空连通性；同时发现了黄海优势物种薄索足蛤与硫氧化细菌的共生关系，并解析了该化能合成的固碳通量，揭示了其在浅海生态系统碳固定过程中的重要贡献。相关成果系统阐明了地质环境、洋流动力与生物学特征共同塑造深海物种地理格局的机制，并深化了对浅海化能共生体系及其在生物地球化学循环中作用的认识，为深海资源开发背景下的生物保护与生态评估提供了重要科学依据。

相关成果于近期发表于Current Biology（封面）以及Science Advances。

图3.进化所科研团队在国内外学术会议中分享科研进展

4. 以海鞘动物为材料，回答了脊索管腔形成和幼虫附着变态调控机制等科学问题

围绕海鞘脊索管腔形态建成及幼虫附着变态调控机制这一基础科学问题，形态发生与进化实验室开展了系统研究。在脊索管腔形态建成方面，研究揭示了Cdc42介导的细胞皮质收缩力及紧密连接蛋白ZO1在管腔膨胀与稳态维持中的关键作用，并建立了细胞力学与腔液动力学耦合的物理模型，深化了对动物发育调控与生物管腔形态发生机制的认识。在幼虫附着变态方面，研究发现牛磺酸是诱导海鞘幼虫附着变态的重要环境化学信号分子，并解析了其感知与神经兴奋传递机制；同时首次鉴定了无脊椎动物甲状腺激素合成前体蛋白Tg-like，证实其通过参与甲状腺激素合成调控幼虫变态发育。

相关成果分别发表在PNAS、Science Advances以及 Nature Communications。该成果发表后受到了学术界的积极评价：Science官网对管腔发育研究作了专题报道，指出该研究以海鞘胚胎脊索管为模型，揭示了细胞皮质张力与细胞间连接在管状结构扩张协调中的关键作用。 

5. 以斑马鱼为材料，阐释了神经细胞形态可塑性及心肌细胞再生的分子基础

围绕神经细胞形态可塑性等重要科学问题，纤毛与器官发育团队在基础机制与应用研究方面取得进展。研究发现斑马鱼视锥细胞外节的形态由视蛋白光敏特性与环境光强共同决定，并证实长期神经活动在其形态可塑性形成中发挥关键作用，为理解光敏神经元的结构与功能适应提供了重要见解。

围绕心脏再生调控机制这一重要科学问题，发育与再生团队以具备心脏再生能力的斑马鱼为材料，系统解构了其心脏再生全过程的细胞动态与分子调控网络。研究详细刻画了心肌细胞从响应损伤到完成再生的全周期动态细胞生物学过程，揭示了Tpm4a作为关键因子调控心肌细胞再分化事件的生物学功能，构建了斑马鱼心脏3D转录组图谱与4D再生动态模型，为心脏再生医学研究提供了突破性理论框架与资源平台。

相关成果于近期发表于Nature Communications、PLoS Biology等重要主流刊物上。其中，心脏再生的工作被Nature Communications期刊遴选为“转化与临床研究”主题下的特色文章（feature article），并被《中国科学报》等科研媒体专题报道。

进化所2025代表性成果的发文列表

代表性论著的全文链接

PNAS

标题：Dual modes of DNA N⁶-methyladenine maintenance by distinct methyltransferase complexes

链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2413037121

标题：Physics of notochord tube expansion in ascidians

链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2419960122

Nature Communications

标题：An organ-wide spatiotemporal transcriptomic and cellular atlas of the regenerating zebrafish heart.

链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-59070-0

Nucleic Acids Research

标题：Comprehensive genome annotation of the model ciliate Tetrahymena thermophila by in-depth epigenetic and transcriptomic profiling

链接：https://academic.oup.com/nar/article/53/2/gkae1177/7919455?login=true

标题：Methyl-dependent auto-regulation of the DNA N6-adenine methyltransferase AMT1 in the unicellular eukaryote Tetrahymena thermophila

链接：https://academic.oup.com/nar/article/53/3/gkaf022/7979040

标题：A specialized TFIIB is required for transcription of transposon-targeting noncoding RNAs

链接：https://doi.org/10.1093/nar/gkaf427

Science Advances

标题：Identification and characterization of the de novo methyltransferases for eukaryotic N⁶-methyladenine (6mA)

链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq4623

标题：Soma-derived 30-nt small RNAs are coupled with chromosome breakage and precisely target nontransposon DNA against elimination in Euplotes vannus。

链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx3690

Briefings in Bioinformatics

标题：SMAC: identifying DNA N6-methyladenine (6mA) at the single-molecule level using SMRT CCS data

链接：https://academic.oup.com/bib/article/26/2/bbaf153/8109172?login=true

Current Biology

标题：Dissecting a peptidergic signaling pathway in Trichoplax adhaerens by gene silencing

链接：https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(25)01020-6

标题：Synchronization in epithelial tissue morphogenesis

链接：https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(25)00382-3

SCIENCE CHINA Life Sciences

标题：Genes and proteins expressed at different life cycle stages in the model protist Euplotes vannus revealed by both transcriptomic and proteomic approaches

链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-023-2605-9

标题：Unveiling an ancient whole-genome duplication event in Stentor, the model unicellular eukaryotes

链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-024-2651-2

标题：Whole-genome duplications revealed by macronuclear genomes of five rare species of the model ciliates Paramecium

链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-024-2872-7

标题：Planar-polarized junction association of the RacGEF ELMO-Sponge contributes to planar polarity and germband extension in Drosophila embryos

链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-024-2778-4

Journal of Medicinal Chemistry

标题：Discovery of 2-(pyrazol-4-yl)-quinazolin-4(3H)-one derivatives as subnanomolar BRD4 BD2 inhibitors with high selectivity via a bioisosterism approach

链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.5c00924

Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences

标题：Circatidal control of gene expression in the deep-sea hot vent shrimp Rimicaris leurokolos

链接：https://doi.org/10.1098/rspb.2024.2970