适应性进化一直是进化生物学中的核心问题，更是我们理解生物多样性以及生存策略的重要基础。栖息于广袤地球上多样环境中的纤毛虫类群为我们研究适应性进化提供了极好的素材。近年，海洋学院海洋微型生物多样性与进化团队李丽芳教授课题组在纤毛虫适应性进化方面取得了一系列研究进展，相关研究成果发表Molecular Phylogenetics and Evolution（中科院生物学一区top），Zoological Journal of the Linnean Society（中科院动物学一区），Zoologica Scripta（中科院动物学一区）等国际主流期刊。上述文章第一作者为海洋学院2022级博士生张莹，通讯作者为海洋学院李丽芳教授，山东大学为第一完成单位。

早前已有研究指出，缘毛类纤毛虫在净化水质方面具有重要作用。在这项研究中，团队通过比较和进化基因组学分析证明了典型鞘结构的存在是鞘居虫科（Vaginicolidae）的一个祖征，并揭示了与鞘结构相关的生物过程和分子功能条目。此外，团队从基因层面展示了缘毛类纤毛虫对长期污染产生的适应性进化，并提出了将缘毛类纤毛虫（尤其是固着类纤毛虫）应用于环境污染控制及治理的可能性。相关研究以“Comparative genomics provides insights into the phylogeny and environmental adaptations of Peritrichia - a potential resource for environmental pollution control and treatment”为题发表于Molecular Phylogenetics and Evolution上。

有研究显示，瘤胃纤毛虫对植物细胞壁的降解能力可比肩肠道真菌。通过比较和进化基因组学分析，团队系统揭示了裂口类纤毛虫的进化和生境适应性特性。在这项研究中，团队借助分歧时间估算的结果提出营自由生活的钩刺亚纲和喙口亚纲类群的生物多样性可能得益于古生代时期的两次重大生物辐射事件——寒武纪大爆发（CE）和奥陶纪生物大辐射事件（GOBE）。此外，团队开展的碳水化合物活性酶功能预测结果证明了营体内共生生活的毛口类纤毛虫在碳水化合物降解方面的强大潜力。对于三种自由生裂口类纤毛虫体内存在的大量碳水化合物活性酶，团队认为这是它们获取营养和适应生态位的一种生存策略。相关研究以“Comparative genomics reveals the evolutionary history of the unicellular eukaryote class Litostomatea and its adaptive evolution based on biochemical metabolic capacity”为题发表于Zoological Journal of the Linnean Society上。

厌氧纤毛虫在厌氧微食物网的物质循环和能量流动以及营养向经典食物网的传递中扮演重要的枢纽角色。在这项研究中，团队通过比较和进化基因组学分析对纤毛门整体的系统发生和进化历史进行了推断。此外，团队揭示了与厌氧适应相关的生物过程和分子功能条目，并在绝大部分厌氧纤毛虫中都识别到了两条厌氧代谢途径——脂质代谢和氨基酸代谢。这项研究极大地增进了我们对厌氧纤毛虫适应特殊生境的理解。相关研究以“Comparative genomics provides insights into the evolutionary history of the phylum Ciliophora (Eukaryota, Alveolata) and uncovers the adaptive evolution of anaerobic ciliate classes”为题发表于Zoologica Scripta上。

上述相关研究得到国家自然科学基金面上项目的支持，并得到中国海洋大学原生动物实验室的帮助。

文章链接1：https://doi.org/10.1016/j.ympev.2023.107835

文章链接2：https://doi.org/10.1093/zoolinnean/zlae077

文章链接3：https://doi.org/10.1111/zsc.12700

文/海洋微型生物多样性与进化团队 审核/丛伟