Nature：牛津大学&厦门大学发现两次基因复制事件是复杂大脑进化的基础

背景：脊椎动物拥有地球上最复杂的神经系统，但其大脑细胞类型的起源和演化机制长期未明。上世纪提出的2R假说认为两次全基因组复制（WGD）是脊椎动物复杂化的基础，但缺乏直接实验证据。研究目的：本研究旨在通过比较文昌鱼、七鳃鳗、蜥蜴、小鼠和人五种脊索动物的大脑细胞类型，探究WGD对脊椎动物脑细胞类型多样化、细胞分化及长期演化的作用，并区分WGD与小规模基因复制（SSD）的功能差异。结论：研究发现，脊索动物祖先仅具有单一原始胶质细胞，WGD优先发生，随后产生的Ohno同源基因通过剂量选择与亚功能化协同作用，驱动脑细胞亚型分化。WGD产生的基因在脑细胞标记基因中显著富集，其功能远大于SSD。该作用不仅限于早期演化，在演化晚期的小脑核等结构中仍持续发挥效应，且WGD基因同时调控单细胞身份与大脑区域特化。本研究首次将单细胞转录组技术与WGD演化假说结合，完善了2R假说，建立了从基因复制到细胞类型创新再到器官复杂化的完整演化链条。