CGM第488期：多细胞长期演化实验中细胞分化和全基因组加倍的演化
多细胞生命的复杂性如何在实验中逐步出现？报告跟踪雪花酵母的长期演化，结合单细胞测序研究细胞状态分化，并考察全基因组加倍的产生、维持和适应性意义。
童恺
波士顿大学生物设计中心 · 博士后
本科毕业于复旦大学，2022年于美国佐治亚理工学院获得博士学位，师从William Ratcliff教授，2023至今在美国波士顿大学生物设计中心Ahmad Khalil实验室开展博士后研究。主要研究方向为多细胞生命的合成生物学和实验演化，并以第一/共同第一/共同通讯作者在Nature、Current Opinion in Microbiology等期刊发表论文。
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在 Bilibili 打开完整回放 ↗从单细胞生命到多细胞生命的演化是生命历史中的一个重大转变，然而我们对这一过程如何发生仍知之甚少。我们实验室在雪花酵母（多细胞的酿酒酵母）中开展了1000多天的多细胞长期演化实验（MuLTEE），以直接实时地观察多细胞生命的起源和复杂性演化。通过这一体系，我们探索了多细胞演化中的两个关键问题：细胞分化的演化，以及全基因组加倍的起源和意义。单细胞转录组测序显示，雪花酵母逐渐演化出了三种不同的细胞状态，分别具有生长、细胞壁重构和细胞凋亡相关的基因表达特征，并表现出不同的演化动态。此外，我们意外发现二倍体的多细胞酵母很快演化成了四倍体，并进而揭示了全基因组加倍产生、长期维持以及促进短期和长期适应性演化的机制。这些研究揭示了多细胞生命演化中细胞分化和多倍体如何演化，并突显了长期演化实验在理解多细胞复杂性起源和演化中的重要作用。
参考文献
- G. Ozan Bozdag, Seyed Alireza Zamani-Dahaj, Thomas C. Day, Penelope C. Kahn, Anthony J. Burnetti, Dung T. Lac, Kai Tong, Peter L. Conlin, Aishwarya H. Balwani, Eva L. Dyer, Peter J. Yunker, William C. Ratcliff. De novo evolution of macroscopic multicellularity. Nature. 2023;617(7962):747-754. DOI: 10.1038/s41586-023-06052-1
- Kai Tong, Sayantan Datta, Vivian Cheng, Daniella J. Haas, Saranya Gourisetti, Harley L. Yopp, Thomas C. Day, Dung T. Lac, Ahmad S. Khalil, Peter L. Conlin, G. Ozan Bozdag, William C. Ratcliff. Genome duplication in a long-term multicellularity evolution experiment. Nature. 2025;639(8055):691-699. DOI: 10.1038/s41586-025-08689-6
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