从独居的祖先蟑螂演化出具备双亲抚育行为的木食性蟑螂及具有同胞利他行为的白蚁,其社会性的转变与其取食营养贫乏的枯木这一生态特化密切相关,然而其背后的基因组演化机制尚不清楚。为探究这一科学问题,华南师范大学李胜团队通过对8个蜚蠊目(Blattodea)物种进行基因组与转录组等多组学分析,发现从蟑螂到白蚁的演化过程中,基因组呈现逐步收缩的趋势。木食性蟑螂由于氧化磷酸化及过氧化物酶体相关基因的表达下调,制约了其后代的生长发育速率,这与其幼虫生长缓慢相一致。白蚁则丢失了与精子运动相关的关键基因,从基因组层面支持了其生殖分工建立在单配制基础上的假说。此外,白蚁通过协同利用保幼激素、胰岛素、表皮生长因子受体及Dpp等营养敏感的核心发育信号通路,实现了品级分化,即工蚁在发育早期呈现高能量代谢以适应劳动需求,而生殖型若蚁则在发育后期高表达能量代谢相关基因以保障繁殖功能。该研究系统揭示了白蚁作为“超个体”社群的稳态维持机制,并从分子层面阐明了社会性等级分化与能量分配策略的演化基础。
石峁遗址地处陕北农牧交错带,其宏大的城防体系与丰富的祭祀遗存展现了早期国家社会的复杂面貌,但其人群的来源、社会结构及其与周边文化的互动关系,一直是学界争论的焦点。为探究这些问题,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹团队联合陕西省考古研究院等机构历经13年系统研究,对来自石峁核心遗址、周边聚落及晋南地区共169例古代人骨开展了大规模系统性的古基因组分析,在以下三个方面获得突破:证实了石峁文化人群的遗传成分源于陕北本地的仰韶晚期人群,其与本地年代较早的人群间存在遗传连续性;发现了石峁文化人群与晋南陶寺文化人群之前具有紧密的遗传联系,并与北方草原地区的裕民成分相关人群、南方稻作农业人群之间存在着密切关联;首次成功重构了石峁遗址内部横跨四代的家族谱系,表明石峁社会是一个以父系血缘为主导、具有严格社会等级的社会。该研究不仅为理解中国早期国家的形成提供了前所未有的社会组织范本,更从遗传学层面为探索东亚早期国家的权力继承与阶层构成提供了直接证据。
人类大脑起源于漫长的生命进化过程,其最显著的改变是大脑的认知功能,反映在脑容量的显著扩增和脑结构的高度精细化。人类进化过程中哪些遗传改变造就了人类大脑是国际科学界长期力图回答的重要科学问题。所有器官包括大脑的形成都是通过发育过程来实现的,人类独特的脑发育模式源于在进化中基因组积累的功能性突变。通过近20年的比较基因组学研究已经发现大量人类特异的基因组序列变异和调控元件,典型的如人类快速进化区域(human accelerated regions, HARs)和人类特异的增强子(human-specific enhancers, HGEs)。哺乳动物包括人类的基因组一般长度约2 m,折叠在仅有10 μm大小的细胞核中。基因组在细胞核的三维空间中层次化有序折叠,其染色质高维结构对发育中细胞的增殖和有序分化至关重要。如何将基因组中的序列差异与脑发育的调控改变之间建立因果联系,并解析其中的分子调控机制,是颇具挑战的问题。