2024年10月19日下午，整合生物學前沿論壇——生命之樹的兩個層次：從物種到細胞，在農業微生物資源發掘與利用全國重點實驗室C205會議室舉行。中山大學生命科學學院院長賀雄雷教授應邀作學術報告，報告由生醫學院陳振夏教授主持。
賀雄雷，中山大學生命科學學院教授、院長。2007年從美國密歇根大學（University of Michigan-Ann Arbor）獲博士學位，同年引進回國擔任生命科學學院教授。研究領域為進化遺傳學，對基因重複，性染色體劑量補償和癌症演化等問題開展過系統性工作；近期将物種進化樹的思想帶入個體發育，通過發展高效細胞譜系标記技術，構建合子到成體的發育細胞譜系樹(zygote-to-adult developmental cell phylogeny)，解析個體發育。作為通訊作者在包括Science, Nature Methods, Nature Genetics, Nature Communications，PNAS, National Science Review, MBE等主流學術期刊發表研究論文三十多篇，并受邀為Science撰寫觀點文章(Perspectives)。
所有生物種類均源自一個共同的祖先。它們的進化曆史可以被呈現為一種樹狀結構，也即所謂的物種樹。同樣，在多細胞生物中，細胞起源于一個受精卵。它們之間的譜系關系也構成了一個系統發生樹，我們稱之為細胞樹。細胞譜系對于理解多細胞生物的胚胎發育、細胞類型的分化、器官的維持與衰老等生理病理過程具有重要意義。盡管物種樹長期以來一直是生态進化生物學研究的核心，但細胞樹的研究仍然處于初級階段。目前DNA條形碼技術的精确度為平均每個條形碼隻攜帶3-5個突變，限制了科學家對複雜多細胞生物胚胎發育的全貌的研究。因此，賀雄雷教授團隊開發了一種基于單堿基突變的細胞譜系追蹤系統（substitution mutation aided lineage tracing system, SMALT）。該系統具有極大的标記空間，含超過1000個潛在突變位點，單個條形碼平均可記錄超過20個突變，适用于對複雜多細胞生物進行譜系追蹤。
賀雄雷教授團隊将SMALT應用于果蠅，獲得了高質量的細胞系統發育樹，首次實現在單細胞水平上對複雜多細胞生物的胚胎發育過程中的細胞譜系關系進行可靠描述。賀雄雷教授團隊還開發了利用細胞譜系樹還原具有分裂活性的祖先細胞群體數量的分析方法（an instantaneous coalescence estimation of parental cells with active division, ICPD），該方法不依賴于群體結構，可從細胞譜系樹推斷出各器官發育過程的群體曆史特征。賀雄雷教授團隊将該方法用于果蠅幼蟲的細胞樹，發現個體之間的初始細胞數（N0）與初始增長率（r）存在差異，但終末器官大小保持高度一緻。這表明盡管個體細胞分裂曆史存在一定随機性，但發育結果卻具有較高的魯棒性。早期延遲可能通過加速後續生長來補償，反之亦然。
報告結束後，賀雄雷教授還與在場師生就報告的内容進行了充分的交流與讨論。賀雄雷教授詳細地回答了大家所提出的問題。最後由陳振夏教授總結發言，并對與會人員表示感謝。
通訊作者：曹慶康
