中山大学贺雄雷教授Science发表新文章

　　

生物通报道：分子进化领域主要研究基因和基因组的演化，及其背后的推动力。目前的分子进化研究大多是回顾性的，针对在进化过程中确立的突变。这类研究只能解释已经发生的进化过程，无法得出预测性的结论。

中山大学生命科学学院的贺雄雷（Xionglei He）教授和 Li Liu在本期Science杂志上发表文章，通过介绍爱丁堡大学和密歇根大学的两项研究，探讨了前瞻性分子进化研究的前景与应用。文章指出，确定适应度景观可以帮助我们预测进化轨迹。这一点非常有实用价值，比如控制病毒感染的蔓延或者预防抗生素抗性的产生。

进化过程中发生的突变只有少数最终得到确立。正因如此，回顾性研究并不能全面展现分子进化的真实过程。生成一个基因的完整适应度景观（fitness landscape）有助于解决这个问题，为人们揭示进化过程中的偶然性和必然性。

适应度景观图可以帮助我们了解基因的进化现状，预测该基因的进化潜力。爱丁堡大学和密歇根大学的两个研究团队通过深度测序在非必需基因中检测影响酵母生长的突变，并由此绘制了两个RNA基因的体内适应度景观（fitness landscape）图。这两项研究成果也发表在本期Science杂志上。

适应度景观这一概念出现于20世纪30年代，由种群遗传学家Sewall Wright提出。不过，绘制详细的适应度景观图还很困难。爱丁堡大学的研究团队选择了一个snoRNA 基因，评估不同突变对基因适应度的影响。研究显示，单个突变对基因适应度的影响与进化保守性和结构稳定性有关。（原文：Network of epistatic interactions within a yeast snoRNA）

密歇根大学的著名华人学者张建之（Jianzhi Zhang）教授领导团队生成了一个tRNA基因的突变文库，包括所有的单突变、双突变和多突变组合。他们对这些突变组合进行了仔细评估，获得了相当全面的体内适应度景观。张教授早年毕业于复旦大学。1998年美国宾西法尼亚州立大学遗传学博士毕业，师从著名的分子进化学家根井正利（Masatoshi Nei），是基因重复、适应进化等研究领域国际著名学者，入选“****”创新人才短期项目。（更多信息请参见：著名华人科学家Science重大成果：首张全面的基因适应度景观图）

张教授在脊椎动物的功能基因进化、人类和灵长动物的起源和演化等领域成果斐然。近年来，张教授将研究中心转移到酵母遗传学，用酵母为进化模式生物，研究进化遗传学、进化基因组学和进化系统生物学的核心问题，取得了多次重大突破。2014年，张教授及其同事在1,783个发生了A-to-I RNA编辑的人类编码位点中，分析了这种编辑事件的频率和水平。他们在此基础上提出，人类的编码性RNA编辑一般是非适应性的。（更多信息请参见：张建之教授PNAS解析RNA编辑）

贺雄雷教授早年毕业于中山大学，后赴美于密歇根大学获得博士学位，2007年通过中山大学“****”引进回校，被聘为教授。回国期间发表了多篇重要的研究论文。去年贺雄雷教授领导研究团队在Nature Communications杂志上发表文章指出，癌症发生过程中存在从多细胞性向单细胞性的逆向进化。贺雄雷教授从进化的角度来理解肿瘤的发展，把单个细胞发展成肿瘤的过程看作是一个短期的细胞演化事件。文章指出，多细胞生物为了维持多细胞性演化出了一些遗传学限制。从理论上看，癌症可能就是这种限制发生崩溃导致的结果。（更多信息请参见：中大贺雄雷教授Nature子刊：癌症中的逆向进化）

作者简介：

贺雄雷，男，教授，博士生导师。1998年和2001年分获中山大学学士和硕士学位， 2007年获美国密歇根大学 生态与进化系博士学位，同年获聘中山大学生命科学学院教授。贺雄雷教授带领的团队曾承担过国家自然科学基金重大和面上项目和广东市科 技计划重大项目等课题。 在过去的5年中作为通讯作者在Science、 Nature Genetics和 PNAS等高水平国际刊物发表了多篇论文。其中关于哺乳动物中单条 X 染色体的研究颠覆了长期以来理解 X 染色体演化的理论框架，并对性染色体相关的剂量补偿提出了新的问题。 而关于染色质的基本结构核小体的研究揭示了染色质结构这一重要表观遗传学因子对DNA突变这一核心遗传学事件的调节，对理解相关体细胞突变具有重要理论价值， 而且对理解真核生物基因组结构及其演化具有重要指导作用。贺雄雷教授于 2012 年获国家杰出青年基金资助, 同年获教育部长江特聘教授资助计划的支持。

生物通编辑：叶予

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