2024年10月19日下午，整合生物学前沿论坛——生命之树的两个层次：从物种到细胞，在农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室C205会议室举行。中山大学生命科学学院院长贺雄雷教授应邀作学术报告，报告由生医学院陈振夏教授主持。
贺雄雷，中山大学生命科学学院教授、院长。2007年从美国密歇根大学（University of Michigan-Ann Arbor）获博士学位，同年引进回国担任生命科学学院教授。研究领域为进化遗传学，对基因重复，性染色体剂量补偿和癌症演化等问题开展过系统性工作；近期将物种进化树的思想带入个体发育，通过发展高效细胞谱系标记技术，构建合子到成体的发育细胞谱系树(zygote-to-adult developmental cell phylogeny)，解析个体发育。作为通讯作者在包括Science, Nature Methods, Nature Genetics, Nature Communications，PNAS, National Science Review, MBE等主流学术期刊发表研究论文三十多篇，并受邀为Science撰写观点文章(Perspectives)。
所有生物种类均源自一个共同的祖先。它们的进化历史可以被呈现为一种树状结构，也即所谓的物种树。同样，在多细胞生物中，细胞起源于一个受精卵。它们之间的谱系关系也构成了一个系统发生树，我们称之为细胞树。细胞谱系对于理解多细胞生物的胚胎发育、细胞类型的分化、器官的维持与衰老等生理病理过程具有重要意义。尽管物种树长期以来一直是生态进化生物学研究的核心，但细胞树的研究仍然处于初级阶段。目前DNA条形码技术的精确度为平均每个条形码只携带3-5个突变，限制了科学家对复杂多细胞生物胚胎发育的全貌的研究。因此，贺雄雷教授团队开发了一种基于单碱基突变的细胞谱系追踪系统（substitution mutation aided lineage tracing system, SMALT）。该系统具有极大的标记空间，含超过1000个潜在突变位点，单个条形码平均可记录超过20个突变，适用于对复杂多细胞生物进行谱系追踪。
贺雄雷教授团队将SMALT应用于果蝇，获得了高质量的细胞系统发育树，首次实现在单细胞水平上对复杂多细胞生物的胚胎发育过程中的细胞谱系关系进行可靠描述。贺雄雷教授团队还开发了利用细胞谱系树还原具有分裂活性的祖先细胞群体数量的分析方法（an instantaneous coalescence estimation of parental cells with active division, ICPD），该方法不依赖于群体结构，可从细胞谱系树推断出各器官发育过程的群体历史特征。贺雄雷教授团队将该方法用于果蝇幼虫的细胞树，发现个体之间的初始细胞数（N0）与初始增长率（r）存在差异，但终末器官大小保持高度一致。这表明尽管个体细胞分裂历史存在一定随机性，但发育结果却具有较高的鲁棒性。早期延迟可能通过加速后续生长来补偿，反之亦然。
报告结束后，贺雄雷教授还与在场师生就报告的内容进行了充分的交流与讨论。贺雄雷教授详细地回答了大家所提出的问题。最后由陈振夏教授总结发言，并对与会人员表示感谢。
通讯作者：曹庆康
