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9月15日，記者從深圳華大生命科學(xué)研究院（以下簡稱華大研究院）了解到，該院基于華大智造自主研發(fā)的單細(xì)胞建庫測序平臺，構(gòu)建出迄今最完整的非洲肺魚呼吸器官細(xì)胞全景圖，為進(jìn)一步探索脊椎動物演化之謎提供重要依據(jù)。研究成果于9月13日在線發(fā)表在《自然·通訊》期刊。

非洲肺魚至今已在地球上存在4億多年，可在極端干旱的陸地上進(jìn)入休眠狀態(tài)，并持續(xù)數(shù)月乃至數(shù)年之久。作為現(xiàn)存最接近四足動物的近親，非洲肺魚被認(rèn)為是破解脊椎動物從水生到陸生演化的關(guān)鍵物種。

非洲肺魚肺（左）和鰓（右）細(xì)胞圖譜。受訪者供圖

“非洲肺魚的進(jìn)化地位比較特殊，研究其呼吸系統(tǒng)能夠反映脊椎動物登陸過程中的狀態(tài)變化。”華大研究院數(shù)字化地球研究所主任科學(xué)家范廣益介紹，“研究構(gòu)建的單細(xì)胞圖譜全面描述了非洲肺魚呼吸器官的細(xì)胞類型組成，為后續(xù)探索脊椎動物呼吸系統(tǒng)的進(jìn)化和適應(yīng)提供了寶貴的資源。”

據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)通過對來自非洲肺魚肺組織的53605個細(xì)胞和來自非洲肺魚鰓組織87347個細(xì)胞進(jìn)行測序，構(gòu)建了迄今最完整的非洲肺魚呼吸器官高分辨率細(xì)胞全景圖，該研究是繼2021年華大研究院參與構(gòu)建全球首個非洲肺魚完整基因組后的又一代表性成果。

實(shí)驗(yàn)室誘導(dǎo)非洲肺魚夏眠。受訪者供圖

范廣益介紹，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合此前發(fā)表的非洲肺魚基因組數(shù)據(jù)，通過對實(shí)驗(yàn)室誘導(dǎo)夏眠33天的非洲肺魚和對照組取樣，在非洲肺魚肺和鰓中分別鑒定出14和22種細(xì)胞類型，并首次以高分辨率圖譜形式展現(xiàn)了非洲肺魚呼吸器官的細(xì)胞組成。

另悉，研究團(tuán)隊(duì)從細(xì)胞和基因表達(dá)調(diào)控層面進(jìn)行物種間的比較分析。結(jié)果表明，盡管非洲肺魚的肺在結(jié)構(gòu)上較為原始，但其基本的細(xì)胞組成和關(guān)鍵基因表達(dá)與高等哺乳動物具有較高的相似性，具備高等哺乳動物肺的基本功能。該研究結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了非洲肺魚與典型脊椎動物呼吸器官的同源性。

范廣益表示，此次研究為陸地脊椎動物的演化，尤其是呼吸系統(tǒng)的演化提供了數(shù)據(jù)支撐。后續(xù)，團(tuán)隊(duì)將開展非洲肺魚呼吸系統(tǒng)相關(guān)的系列研究，希望為描述脊椎動物的演化過程提供更多關(guān)鍵證據(jù)。