9月15日，記者從深圳華大生命科學研究院（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胞全景圖，為進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，非洲肺魚被認為是破解脊椎動物從水生到陸生演化的關鍵物種。

非洲肺魚肺（左）和鰓（右）細胞圖譜。受訪者供圖

“非洲肺魚的進化地位比較特殊，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家范廣益介紹，“研究構(gòu)建的單細胞圖譜全面描述了非洲肺魚呼吸器官的細胞類型組成，為后續(xù)探索脊椎動物呼吸系統(tǒng)的進化和適應提供了寶貴的資源。”

據(jù)悉，研究團隊通過對來自非洲肺魚肺組織的53605個細胞和來自非洲肺魚鰓組織87347個細胞進行測序，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。

實驗室誘導非洲肺魚夏眠。受訪者供圖

范廣益介紹，研究團隊結(jié)合此前發(fā)表的非洲肺魚基因組數(shù)據(jù)，通過對實驗室誘導夏眠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胞組成。

另悉，研究團隊從細胞和基因表達調(diào)控層面進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，但其基本的細胞組成和關鍵基因表達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)果進一步證實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)，團隊將開展非洲肺魚呼吸系統(tǒng)相關的系列研究，希望為描述脊椎動物的演化過程提供更多關鍵證據(jù)。