中國海洋大學(xué)在動(dòng)物骨骼造血研究領(lǐng)域取得突破性發(fā)現(xiàn) http://m.bossanovawear.com　 2025年6月30日　 來源：華禹教育網(wǎng) 　　6月25日，中國海洋大學(xué)海洋生物遺傳學(xué)與育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、方宗熙海洋生物進(jìn)化與發(fā)育研究中心包振民院士和王師教授團(tuán)隊(duì)在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Science Advances上發(fā)表了題為“Widespread presence of bone marrow-like hematopoietic stem cell niche in invertebrate skeletons”的最新研究成果。該研究在國際上首次揭示了無脊椎動(dòng)物骨骼中普遍存在造血干細(xì)胞巢，顛覆了骨骼造血為脊椎動(dòng)物特有的傳統(tǒng)觀念，為理解動(dòng)物骨骼造血系統(tǒng)的起源和演化提供了全新視角。 　　寒武紀(jì)生命大爆發(fā)（距今約5.4億年前）作為地球生命演化史上最重大的創(chuàng)新事件之一，以礦化骨骼動(dòng)物的爆發(fā)式涌現(xiàn)為標(biāo)志性特征，奠定了現(xiàn)今地球生物多樣性的基本藍(lán)圖。但這一現(xiàn)象的成因至今仍是演化生物學(xué)的核心謎題之一，也被稱為生命演化史上的重大“懸案”。長期以來，無脊椎動(dòng)物的外骨骼被視為無生命的礦化物（“無生命的石頭”）。與之相對，脊椎動(dòng)物骨骼則被認(rèn)為是活的“器官”，其內(nèi)骨髓具有終身造血功能，被視為脊椎動(dòng)物在生命演化史中“特有”的關(guān)鍵創(chuàng)新，常被教科書列為經(jīng)典認(rèn)知和生物演化的典型案例。 　　圖1 脊椎動(dòng)物具有造血功能的內(nèi)骨骼與無脊椎動(dòng)物的外骨骼 　　軟體動(dòng)物（俗稱貝類）是海洋中最大的動(dòng)物門類，也是寒武紀(jì)早期起源的主要礦化骨骼動(dòng)物類群之一。前期研究發(fā)現(xiàn)，貝類的外骨骼（即貝殼）展現(xiàn)出諸多令人費(fèi)解的生物學(xué)特性，如作為細(xì)胞培養(yǎng)添加物可顯著維持脊椎動(dòng)物干細(xì)胞活性，具有促進(jìn)成骨細(xì)胞礦化能力。這些現(xiàn)象與脊椎動(dòng)物造血骨骼存在驚人的關(guān)聯(lián)性，卻難于用傳統(tǒng)認(rèn)知合理解釋。貝殼是否可能蘊(yùn)藏著尚未被認(rèn)知的生命奧秘？這些驚人現(xiàn)象背后存在怎樣的生物學(xué)機(jī)制？ 　　破解該謎題的關(guān)鍵突破口，源于研究團(tuán)隊(duì)在一次實(shí)驗(yàn)“失誤”中取得的意外發(fā)現(xiàn)：在用常規(guī)軟體組織核酸提取方法處理新鮮貝殼的過程中，意外檢測到大量具有生物活性的RNA分子，暗示貝殼中存在大量活細(xì)胞，并非“無生命的石頭”。面對從堅(jiān)硬、不透明貝殼中研究細(xì)胞功能的巨大技術(shù)挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年攻關(guān)，成功建立了適用于無脊椎動(dòng)物外骨骼的干細(xì)胞研究體系，并最終通過多組學(xué)遺傳解析、細(xì)胞體外培養(yǎng)和誘導(dǎo)分化、活體動(dòng)物細(xì)胞示蹤和功能驗(yàn)證等系統(tǒng)性證據(jù)層面揭示了貝殼內(nèi)存在造血干細(xì)胞巢，取得以下原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)： 　　1.高豐度的造血干細(xì)胞：與高等脊椎動(dòng)物骨髓中造血干細(xì)胞或前體細(xì)胞極低比例（通常<10%）相比，貝殼內(nèi)的造血干細(xì)胞比例高達(dá)40%-60%，深入理解其獨(dú)特的高比例干細(xì)胞維持機(jī)制可為再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域干細(xì)胞治療領(lǐng)域的研發(fā)提供重要啟示。 　　2.造血譜系的古老同源性：從組學(xué)特征、遺傳調(diào)控機(jī)制、干細(xì)胞微環(huán)境、發(fā)育起源和分化、以及生物學(xué)功能等多個(gè)維度均支持與高等脊椎動(dòng)物造血譜系具有同源性，打破脊椎動(dòng)物骨骼造血系統(tǒng)為“高等演化”的傳統(tǒng)認(rèn)知，為理解動(dòng)物造血系統(tǒng)起源和演化提供重要參考。 　　3.“造血-礦化”雙潛能分化：發(fā)現(xiàn)貝類造血干細(xì)胞同時(shí)具有生物礦化功能，不僅挑戰(zhàn)了外套膜作為唯一貝殼礦化組織的傳統(tǒng)認(rèn)知，同時(shí)揭示造血與礦化在動(dòng)物祖先的深層次演化聯(lián)系。 　　4.骨骼造血跨物種保守性：發(fā)現(xiàn)動(dòng)物界主要類群的礦化骨骼中均存在造血干細(xì)胞巢，揭示動(dòng)物祖先造血干細(xì)胞核心調(diào)控基因集，骨骼干細(xì)胞巢的出現(xiàn)可能是寒武紀(jì)動(dòng)物大爆發(fā)的重要驅(qū)動(dòng)力之一。 　　圖2 貝類造血干細(xì)胞巢的發(fā)現(xiàn)及功能系統(tǒng)解析 　　圖3 骨骼干細(xì)胞巢的重大演化創(chuàng)新與寒武紀(jì)動(dòng)物大爆發(fā)成因新學(xué)說 　　“無脊椎動(dòng)物骨骼內(nèi)普遍存在造血干細(xì)胞巢”的原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)，為迄今國際上首次發(fā)現(xiàn)存在跨動(dòng)物界保守的普適性干細(xì)胞巢，是生命科學(xué)領(lǐng)域的重要進(jìn)展，顛覆了骨骼造血為脊椎動(dòng)物特有演化創(chuàng)新的傳統(tǒng)觀念，解答了長期困擾學(xué)術(shù)界的無脊椎動(dòng)物造血干細(xì)胞來源之謎。該項(xiàng)原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)不僅為理解動(dòng)物造血系統(tǒng)起源演化提供了全新視角，也為海洋生物干細(xì)胞研究開辟了新領(lǐng)域和新方向。 　　海洋生物遺傳學(xué)與育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、方宗熙海洋生物進(jìn)化與發(fā)育研究中心包振民院士、王師教授和王靜教授為本文的共同通訊作者，連姍姍副教授、胡乃娜、陳曉妹、戴曉婷等博士研究生為論文共同第一作者。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、山東省泰山學(xué)者計(jì)劃等項(xiàng)目資助。 　　通訊員：王志剛 　關(guān)于中國海洋大學(xué)更多的相關(guān)文章請點(diǎn)擊查看　 特別說明：由于各方面情況的不斷調(diào)整與變化，華禹教育網(wǎng)（m.bossanovawear.com）所提供的信息為非商業(yè)性的教育和科研之目的，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性，僅供參考，相關(guān)信息敬請以權(quán)威部門公布的正式信息為準(zhǔn)。