纤毛虫作为结构和功能最复杂的单细胞真核生物，是研究真核生物适应性进化的重要材料。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原生动物部分关键类群的适应性进化方面取得了一系列研究进展，相关研究成果发表于，Zoologica Scripta (中科院动物学一区)，Zoological Journal of the Linnean Society (中科院动物学一区TOP)，BMC Biology (中科院动物学一区TOP)，Organisms Diversity & Evolution (中科院动物学一区)，European Journal of Protistology等国际主流期刊。以下是系列进展的详细内容：
具射出体类群：通过比较和进化基因组学分析发现，与催化活性、物质运输/代谢及信号转导相关的基因可能参与构建纤毛虫射出体相关细胞行为的分子调控网络。在此基础上，团队整合既往研究证据提出了一个涵盖四种亚细胞结构、两大类功能蛋白，以及六大类核心通路的概念框架，旨在阐释纤毛虫射出体相关细胞行为执行过程中各组分之间潜在的功能协调关系。
图1 纤毛虫射出体相关细胞行为执行过程中组分协调作用的概念框架
具壳类群：通过比较和进化基因组学分析发现，具有外壳结构这一趋同表型的不同纤毛虫谱系已经发展出了相似的功能适应，主要体现在生物合成与胞内运输能力的增强以及细胞调控能力的精细化。进一步地，团队提出相似的环境压力驱动了外壳的独立演化；在此框架下，更精细尺度的环境差异可能解释了不同谱系间外壳形态与组成的差异。
图2 三类具壳纤毛虫的比较分析
钙依赖性收缩类群：通过比较和进化基因组学分析发现，钙依赖性收缩纤毛虫可能主要通过显著扩张与可逆蛋白质磷酸化相关的基因来增强信号转导能力，从而支持自身的超快速细胞收缩。同时，与物质运输/代谢以及细胞运动相关基因的协同扩张可能分别为该收缩过程的执行提供必要的化学能供应与机械能输出。此外，团队开展的分子系统发育分析结果显示，异毛纲 (Heterotrichea) 与盾纤亚纲 (Scuticociliatia) 纤毛虫的痉挛蛋白可能具有共同的祖先。
图3 四类钙依赖性收缩纤毛虫中显著扩张基因家族的功能富集分析
厌氧类群：通过比较和进化基因组学分析发现，转移酶活性的调节以及脂质代谢的调控可能在纤毛虫厌氧适应中发挥着不可替代的作用。此外，团队完成了对整个纤毛门系统进化关系的分析和重建，深化了对纤毛虫宏观演化历史的理解。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，该论文入选Wiley旗下数据库2024年度Top Cited Article（年度最高被引论文）。
图4 比较基因组分析结果
图5 Wiley年度最高被引论文 (Top cited article) 证书
上述相关研究得到国家自然科学基金面上项目、山东省自然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。系列文章第一作者分别为海洋学院博士生张莹、傅瑜，通讯作者为李丽芳教授，山东大学为第一完成单位和唯一通讯单位。
文章链接：
文章链接1：https://doi.org/10.1007/s13127-026-00697-2
文章链接2：https://doi.org/10.1093/zoolinnean/zlag048
文章链接3：https://doi.org/10.1016/j.ejop.2025.126167
文章链接4：https://doi.org/10.1111/zsc.12700
图/文：海洋微型生物多样性与进化团队 审核：姜昭阳
