期刊：NATURE
影响因子：56.1
发表时间：2026年6月10日
物种及组织类型：文昌鱼-脑组织\神经管
应用方向： snRNA-seq
伯优®试剂：伯优^®细胞核分离试剂盒（#52009-10）

摘要
脊椎动物的大脑比其现存亲缘关系最近的近亲拥有更多的细胞类型。全基因组复制事件（WGDs）在早期脊椎动物演化过程中发生，但目前尚不清楚这些复制产生的同源基因（ohnologs）是否推动了细胞类型的演化。本研究利用来自五种脊索动物——人类、小鼠、蜥蜴、七鳃鳗以及文昌鱼的全脑单细胞转录组数据，发现许多在脊椎动物中具有保守核心转录调控因子的细胞类型家族，与文昌鱼中对应的细胞类型并不存在一一对应的同源关系。尤其值得注意的是，与小规模复制产生的旁系同源基因相比，来自第一次全基因组复制事件的ohnologs在脊椎动物细胞类型演化过程中发挥了更为关键的作用。

为了探究这些复制基因在这一过程中是否具备机制层面的重要性，该研究预测了祖先的细胞类型状态，并将其与文昌鱼的细胞类型状态进行对比，同时通过实验手段对文昌鱼进行了相关研究。研究结果表明，ohnologs在早期脊椎动物细胞类型多样化进程中扮演了关键角色。此外，通过对旁系同源基因的表达模式进行对比分析，我们发现这些表达层面的变化主要是由剂量选择和亚功能化机制所驱动。我们还在不同的解剖结构和细胞类型尺度上，将这些研究结果与细胞多样性关联起来。本研究最终论证了全基因组复制事件对所有早期脊椎动物大脑复杂性演化的重要意义，同时强调，即便在这些复制事件发生了漫长的演化时间之后，由此产生的ohnologs依然持续推动着细胞类型的演化进程。

本研究自主完成了文昌鱼成体脑和神经管的单细胞核转录组测序（snRNA-seq）数据‌，最终获得了5568个细胞/核（3217个神经元+2351个非神经细胞），聚类得到23个细胞簇，其中21个可完成明确的细胞类型注释。

文昌鱼成体脑和神经管的单细胞与单细胞核测序单细胞图谱：

文昌鱼成体脑和神经管的单细胞与单细胞核测序单细胞图谱细胞类型注释：

文章研究思路：