100多年来，在进化论思想指导下，生物学家逐渐认识到，生物为适应环境在较大时间尺度下发生性状变异形成不同物种的背后，种内或近缘物种之间的进化才是生物变异的源头和适应环境的基础。后者被称为“微进化”。近日，迄今为止我国生物进化领域最大规模的基础研究计划——国家自然科学基金重大研究计划“微进化过程的多基因作用机制”（以下简称重大研究计划）正式结题，取得一系列成果。

“如果说进化理论是现代生物学大厦的地基，那么微进化就是首先要树立的奠基石。”中山大学讲座教授吴仲义担任该重大研究计划专家组组长，他在接受《中国科学报》采访时表示，“在这项重大研究计划支持下，我们努力立好这块奠基石。”

当代中国的“达尔文思想”

“物竞天择，适者生存。”19世纪中叶，达尔文发表《物种起源》提出进化论，生物学从此开始作为一门学科独立发展。而进化生物学则作为一个单独领域得到进一步发展。

国际著名遗传学家和进化生物学家杜布赞斯基曾强调：“若无进化之光，生物学将毫无意义可言。”也就是说，了解生命过程“如何”运作固然重要，而知道它们“为什么”如此运作则是揭开生命之谜的钥匙。其中关键则在于表征种内或近缘物种之间的“微进化”，这是解析一切宏观进化内在规律的基础。

吴仲义指出，微进化中适应性表型的变异通常具有可明确阐明的分子与遗传基础，可以追溯其发生发展的过程，有规律可循。然而，多年来，由于宗教文化上的传统，西方发达国家对达尔文进化思想接受程度仍然有限，微进化相关研究没有受到足够重视。中国的情况则大不相同。“自严复翻译《天演论》以来，进化论在中国迅速生根发芽，这使得我们开展进化生物学研究比在西方要容易得多。”吴仲义表示。

同时，进入21世纪以来，分子生物学和基因组学的快速发展极大地推动了微进化领域的研究，使我国在进化生物学和基因组学这两个领域具有很强的国际竞争力并处于国际研究前沿地位。

正是在这样的契机下，2011年，在吴仲义等进化生物学家及国家自然科学基金委员会相关管理人员的大力推动下，以微进化为研究对象的重大研究计划“微进化过程的多基因作用机制”正式在中国落地。

在许多进化生物学家看来，当年达尔文的《物种起源》正是以微进化为切入点并逐渐扩展到物种间的演化，如今继续对微进化开展深入研究，则是中国科学家对达尔文未竟事业的执着追求。

“进化”的科学研究计划

遗传变异是进化的原材料——早在100多年前，与达尔文同时代的生物学家孟德尔用豌豆杂交实验证实了基因是遗传之源。作为遗传和变异的载体，基因直接影响生物的外在表现，最终往适应环境的方向进化。

基于这一基本认识，该重大研究计划经过充分论证，将核心科学问题凝练为“生物是如何在基因组水平上通过基因突变与多基因交互作用致使表型或性状的改变以适应环境的变化”。科学目标则包括，使用多学科交叉的综合手段，通过研究微进化过程中生物适应环境变化的重要遗传基础，来揭示基因组、表观基因组等遗传和表观变异导致表型变异的作用机理，阐明网络调控与多基因相互作用在其中的分子机制及其进化驱动。

回顾近10年的历程，参与其中的科学家认为，作为一项研究对象是进化的科学计划，其本身也在不断朝着宏观上更加综合、微观上更加深化、宏观和微观有机结合的方向“进化”。承担顶层设计任务的指导专家组从不同视角看待问题，推动了学科交叉和融合，拓展了微进化领域的边界。“我们组织了来自生物学、生态学、医学、数学、农业和公共卫生等学科的科学家共同开展研究。”吴仲义介绍。

在不同学科背景研究人员的共同努力下，科学家们不仅在微进化机制的基本理论与法则方面取得突破，也发挥中国进化生物研究的既有优势，在人工选择、极端环境、群体交融等生物快速演化主要驱动力方面取得了进展，将演化研究从表型带入分子水平。而且，随着组学、单细胞、高精度成像等先进技术快速发展，从事相关学科的新生力量被吸纳进来。

“重大研究计划执行至第6、7年时，一些做数学的学者加入进来，把 、计算机科学有机融合进微进化的研究中，促进了新技术和新方法的发展。”吴仲义表示。例如，肿瘤基因组研究数据在组学数据归档库（GSA）首发，使得国产数据库GSA在国际舞台迈出重要一步，促进了“国家基因组科学数据中心”和“国家生物信息中心”的成立。

理解，然后治愈

该重大研究计划的实施加深了对微进化的理解，相关基础研究成果有望应用在肿瘤研究中。研究人员认为，只有从科学上深入理解肿瘤形成的机制，才有可能找到癌症治愈之道。

2015年前后，在重大研究计划支持下，研究人员提出“超微进化”全新概念。该研究首次用“中性进化”的假说，揭示肿瘤内部遗传异质性的形成是细胞水平的非达尔文过程。

通过将进化和生态学的理论引入疾病发生和肿瘤生成机制、肿瘤治疗的研究中，科学家提出肿瘤治疗应基于肿瘤的表型而不是基因型，目标表型和药物及其剂量的选择至关重要。总之，以体细胞“超微进化”为代表的系列研究为肿瘤癌变机制的研究和治疗方法的改革提供全新的理论框架。如今，中国学者在“超微进化”方面的工作已经引领细胞群体演化研究的国际前沿。

同时，研究人员开发了基于抑制蛋白合成的肿瘤治疗新模式，并在非人灵长类模型上进行的小样本试验中取得良好疗效，有望为肿瘤治疗带来突破。此外，还在利用细菌治疗肿瘤方面开展了有益尝试。

除肿瘤研究和治疗外，重大研究计划明确面向人民生命健康和国家重大战略需求，研究人员通过分析新冠病毒基因组的演化，重建了新冠病毒的谱系分化，预测疫情发展和建议防控策略，为理解新冠病毒进化和疫情流行趋势解析发挥了重要作用。

“研究过程中，项目组为国家提供多份应急和咨询报告，得到相关部门认可。”吴仲义强调，“包括新冠病毒在内的病原微生物溯源问题正是进化生物学的专长，值得在今后的研究中进一步重视。”

此外，相关研究成果还广泛应用于生态保护、农业生产等领域。例如，通过对发生在海南三亚亚龙湾红树林保护区的红树大规模死亡事件的调查，揭示了物种的群体遗传多态性及其对环境扰动耐受能力的相关关系，为国家制定合理的生态保护策略提供了重要参照；农业上以进化遗传学研究为基础培育出“科豆17”的大豆新品种，在黄淮海和西北大豆生产中表现优异。

研究人员在红树林开展实地调查。（研究团队供图）

生命不息，演化不止，科学家在理解演化、揭开生命之谜过程中不断前行。

面向未来，吴仲义期待，作为在整个 和医学研究中具有统领性地位的学科，进化生物学基础研究还应继续得到重视，进一步关注生命稳态、表型组学等重要领域，并在面向国家重大需求的研究中充分体现其理论指导地位和实践中的推动作用。