| 条件操纵揭示了在具有性特征夸张的物种——长腹果蝇中，性别特异性加性遗传方差增加，以及两性间遗传协方差降低。 |
Audet, T. |
2026-06-20 |
PDF |
长期以来，性别间的性状遗传相关性被认为是两性异形演化的制约因素。实证与理论研究表明，这种制约受到基因型-性别-环境相互作用的影响。本研究以长足果蝇（Drosophila prolongata）的性夸张足与非夸张足为对象，探究基因型-性别-环境相互作用，分析生物体条件对极端性状演化能力的影响。采用嵌套式全同胞-半同胞交配设计，对每个子代群体分别提供充足食物或限制幼虫期食物供给。在充足食物条件下，性别间性状遗传相关性呈高度正相关；而在食物限制条件下，该相关性显著减弱，并呈现适度负相关。同样，食物限制条件下性别间G矩阵的相似性降低。本文结合学界对促进性别特异性演化因素日益深入的认识，对这些结果进行了讨论。 |
| 群体特异性选择性清除有助于维持莱茵衣藻的遗传结构。 |
Issa, J. |
2026-06-20 |
PDF |
微生物真核生物通常具有较大的有效种群规模和广泛的扩散能力，但其种群结构的程度及塑造该结构的驱动力仍知之甚少。尽管生物地理结构常被归因于扩散限制，但自然选择在维持分化中的作用受到的关注较少。我们研究了全球性土壤藻类莱茵衣藻的种群结构和适应性进化。除了已有的35个北美基因组序列外，我们新增测序了38个来自加拿大安大略省的分离株。种群遗传结构分析表明，这些安大略省的新分离株代表了一个被充分采样的、遗传上独特的第二类群，且该结构在近期存在迁移个体的背景下仍持续存在。利用该数据集，我们得以在全基因组范围内扫描该物种及每个种群中的选择性清除信号。结果保守地识别出151个物种范围的选择性清除和325个种群特异性信号，表明正选择广泛且普遍存在。两个遗传上独特的类群以及受差异选择的位点持续存在，证明尽管存在持续的基因流，局部适应仍得以维持。综合来看，我们的研究结果表明，在这种高扩散能力的微生物中，选择在强化地理结构中发挥着核心作用。 |
| 性状与隐藏状态：自交是否与交配及性系统的多样化速率相关？ |
Meyer, E. M. |
2026-06-20 |
PDF |
生殖生物学是适应性的关键决定因素。状态依赖的物种形成-灭绝方法（SSEs）常被用于将性状与多样化模式相关联。此前，SSEs被用于科内研究，以验证自交是进化"死胡同"的假说。据作者所知，尚无研究跨科开展分析——而跨科研究能增强检验该假说的普适性。本研究考察了1）交配系统和2）性系统对18个系统发育多样性科级类群多样化模式的影响。我们还探讨了SSE模型的最新进展（即"隐藏状态"模型和仅系统发育树模型）如何影响我们对这些模式的解读，并评估如何利用交配系统与性系统之间的关系，深入理解生殖生物学对进化结果的影响。本研究发现，与零模型相比，交配系统作为性状并不能更好地解释多样化模式，但性系统往往能。此外，研究结果存在科级异质性，这表明基于单个科的研究结论可能与更广泛的趋势不一致。 |
| 杂交与草食作用推动了亚马逊树木的辐射演化。 |
Schley, R. J. |
2026-06-20 |
PDF |
热带雨林，尤其是亚马逊地区，拥有比任何地方都更多的树种，其中大多数通过快速进化辐射形成。快速辐射通常由生态机会催化，而在雨林树木中，这种机会表现为强烈的昆虫食草压力，促使植物进化出新的化学防御机制以逃避侵害。然而，我们尚不清楚长寿树木如何能迅速适应以跟上快速进化的昆虫食草动物。本研究显示，曾被认为罕见的雨林树木杂交现象，允许用于化学防御食草动物攻击的基因簇进行交换，从而促进快速适应和多样化。通过对亚马逊典型树木辐射属——印加属（Inga）的461个个体进行基因组测序，我们发现区域树木群落形成了“合种网”——由基因流连接的近缘共存物种网络。将这些基因组与来自热带美洲相同群落的食草动物丰度数据整合，我们表明食草动物组成的更替与局部、反复发生的防御基因簇种间转移相吻合，这些基因簇通过平衡选择得以保留，这与食草动物群落变化施加的波动选择压力一致。综合来看，我们的研究结果表明，杂交使长寿的热带树木能够快速进化化学防御，从而推动对持续昆虫食草行为的适应，这种食草行为塑造了世界上物种最丰富的森林。 |
| 基于随机PK/PD细菌模型，在不同药物与突变模式下治疗期间产生抗生素耐药性的概率 |
Izuazu, C. |
2026-06-20 |
PDF |
数学模型（如微分方程和随机过程）在理解抗生素耐药性演化方面已获得广泛关注。然而，现有模型大多假定遗传变异持续存在，未考虑参考菌株发生随机突变或药物诱导突变的可能性。为此，我们提出一种基于药代动力学/药效学（PK/PD）的连续时间马尔可夫链模型，该模型在治疗过程中考虑了感染宿主内敏感菌与耐药菌之间的竞争与突变。所提出的模型可近似为带迁入的广义生灭过程，从而能够显式推导出治疗期间耐药菌群建立的概率。除捕捉耐药菌株从头产生的随机性外，我们还探讨了不同抗生素作用模式、水平基因转移、营养可利用性及药物药代动力学对耐药性的影响。研究发现，靶向复制（抑菌型）药物比靶向死亡（杀菌型）药物更能抑制耐药性。与既往研究一致，我们在中等药物浓度下观察到耐药性最大化现象，但考虑从头突变后，更高剂量在预防耐药性产生方面的优势被进一步放大。 |
| 进化形态：基于遗传距离数据的持续同调作为病原体与植物基因组网状过程的可观测指标 |
Feged-Rivadeneira, A. |
2026-06-20 |
PDF |
进化生物学长期以来从理论上探讨了重组、谱系分化、耐药性扫荡、基因渗入和避难所持续存在等过程，这些过程在基因组数据中的特征与树状结构不相容。我们认为，通过单纯复形形式化并通过持续同调量化的遗传距离数据形状，是这些过程的直接可观测指标。遗传距离矩阵的Vietoris-Rips滤流产生贝蒂数{beta}0（连通分量）、{beta}1（环）和{beta}2（空洞）；我们将{beta}1解读为并非重组事件的字面计数，而是有效重组率在采样依赖的几何基线之上的单调量，并将所得形状组织为四种拓扑基元的字母表（K1克隆型、K2分化型、K3网状型、K4高阶网状型）。溯祖和Wright-Fisher模拟确立了两个关键主张：{beta}1在六个数量级范围内随重组率单调上升，且持续同调特征以98-100%的召回率区分网状与非网状历史（剩余混淆完全发生在{beta}1无法区分的非网状K1/K2对中）。随后我们将该流程应用于四个实证系统。（i）在MalariaGEN Pf7恶性疟原虫数据集（n=20,864，33个国家）中，各人群的{beta}1跨越两个数量级，且显著偏离标签置换零假设（中位数20.5，范围8-32）；排序与重组率相反——自由重组的非洲人群最低，克隆/扫荡的东南亚和巴布亚人群最高，因为在人群尺度上{beta}1受人口结构主导而非重组率，这一点我们通过受控剂量反应明确调和。（ii）哥伦比亚考卡省SP耐药样本的{beta}1=12，而近乎克隆的SP敏感基线为{beta}1=5（总持续同调量高出两个数量级），高{beta}1、多起源的K3条带与耐药性存在于多个基因组背景上的情况一致。（iii）柬埔寨青蒿素扫荡（2008-2018年）呈现K3→K1轨迹，{beta}1在扫荡中期升至峰值45，固定时降至13——据我们所知，这是首次在拓扑坐标中直接观测选择性扫荡瞬态，但需注意每箱值为三个子样本的中位数且置信区间较宽。（iv）在拟南芥1001基因组数据中，伊比利亚避难种群（西班牙，{beta}1/n=0.64）超过冰期后扩张种群（瑞典0.54；英国0），将该框架推广至病原体之外。恶性疟原虫线粒体阴性对照在所有子样本中恢复{beta}1=0，确立了流程特异性。在1-骨架之上，{beta}2在克隆/扩张极限处为零，在网状系统中为正；受控的两方与三方混合模拟证实{beta}2可区分共享{beta}1谱系的模式，而比值{beta}2/{beta}1可区分微进化与宏进化时间尺度的进一步建议，鉴于系统数量较少且缺乏{beta}2零假设，仅作为待检验假说提出。这些结果共同表明，遗传距离数据的拓扑结构是一种进化可观测指标，对恶性疟原虫耐药性监测具有直接意义。 |
| 博物馆标本揭示了哺乳动物口腔微生物组的进化驱动因素与功能。 |
Moraitou, M. |
2026-06-20 |
PDF |
野生动物的微生物组尽管对宿主生存至关重要，但大部分仍未被探索，尤其是肠道以外的部分。本研究利用来自34个生态和系统发育多样性哺乳动物物种（其中多数此前未被研究）的450余份博物馆保存的牙结石样本，确定了口腔微生物组进化的主要驱动因素。我们发现，与肠道类似，口腔微生物组受宿主生态（尤其是饮食）影响，而宿主系统发育关系的影响较小。它可能通过合成必需微量营养素和降解潜在有害化合物，促进宿主适应。我们还发现，某些口腔微生物在进化时间尺度上与哺乳动物持续关联，并提供了部分瘤胃类群可能起源于口腔的证据。这些发现共同揭示了这一长期被忽视的微生物群落对哺乳动物生物学的重要性。 |
| recount3 Python 包，用于以编程方式访问统一处理的 RNA-seq 数据 |
Alsalihi, A. |
2026-06-20 |
PDF |
recount3在线资源提供了数万个经过统一处理的RNA-seq样本，涵盖人类和小鼠，数据来自Sequence Read Archive等主要测序数据库。虽然这些数据集传统上主要通过R/Bioconductor生态系统访问，但Python在生物信息学和机器学习领域的日益普及，使得为Python用户提供原生、高效的工具成为必要。因此，我们推出了recount3 Python包，配备强大的应用程序编程接口（API）和命令行界面（CLI），用于发现、下载和具体化recount3资源。该软件协调统一资源定位符（URL）解析、持久化磁盘缓存，并自动将数据解析为可直接用于分析的数据结构，包括Pandas DataFrames和BiocPy RangedSummarizedExperiment对象。recount3 Python包大幅降低了在基于Python的计算流程中大规模利用RNA-seq数据的门槛，弥合了海量公共转录组数据与现代机器学习生态系统之间的鸿沟。 |
| 血管空间分析（VeSpA）：用于全切片图像分割、形态测量及QuPath扩展的工具。 |
Grion, G. |
2026-06-20 |
PDF |
在组织学全切片图像中量化血管结构，对于研究组织构成、肿瘤微环境生物学以及疾病相关的血管重塑至关重要。然而，常规免疫组化中的血管分析仍具挑战性。现有工作流程通常依赖人工操作、需要编程专业知识，或缺乏与数字病理平台的直接集成。我们开发了VeSpA（血管空间分析），这是一个开源流程和QuPath扩展工具，用于在CD31染色的全切片图像中实现自动化血管分割和形态计量量化。VeSpA结合了可配置的信号提取（默认使用CMYK黄色通道提取，并可选H-DAB图像的DAB染色反卷积）、自动或基于百分位数的阈值分割、形态学优化、轮廓过滤及管腔填充，从而从标准DAB染色切片生成血管掩膜。其QuPath扩展包含图形界面，支持选择注释区域、组织芯片核心或全幅图像，配置分割参数，运行Python后端，并将血管对象直接导入QuPath层级结构。对于每个检测到的血管，VeSpA提取面积、长轴长度、短轴长度、偏心率、质心和方向角，同时将汇总测量值附加到父级注释和组织芯片核心中。与独立病理学家标注的验证结果显示，VeSpA的分割性能接近评估者间一致性，且在测试数据集的基于重叠的指标上优于基于黄色通道提示的SAM和零样本YOLOv8-seg。VeSpA将血管分割、形态特征提取和基于QuPath的可视化整合为单一可重复工作流程，适用于计算病理学中的血管量化及组织学组织结构的空间分析。 |
| 一个用于热性能曲线演化的通用模型及其在实时序列数据中的应用 |
Min, J. |
2026-06-20 |
PDF |
热性能曲线（TPCs）被广泛用于研究体温变化对生物体性能的影响。尽管有实证证据表明温度依赖性性能在生物分类中普遍存在，但该领域缺乏关于热性能如何在现实时间序列、遗传结构和生理约束下进化的模型。我们通过将数学模型与基于个体的定量群体遗传模拟相结合来填补这一空白。我们的模型能够预测任何给定热环境下TPCs的进化轨迹和形状。该模型再现了先前研究中TPC进化的核心特性，例如在多变环境中泛化物种的出现，同时也解释了为何生物可能进化出与其历史体温范围不匹配的TPCs。我们发现了适应性追踪的新动态，最显著的是温度与TPC参数之间的多代滞后，这可能导致两者之间出现意外相关性。我们的模型预测了入侵性害虫斑翅果蝇（Drosophila suzukii）临界热最小值适应性追踪的实证观察模式，包括个体水平变异和随温度变化的多代滞后。我们的结果还突显了忽略影响TPC进化和个体变异因素的模型的局限性，例如温度时间序列的自相关、有效种群规模、TPC参数加性遗传相关性的进化、遗传结构和生理约束。我们灵活的模拟模型能够整合这些因素，并有助于生成关于物种如何响应全球气候变化的可实证检验的假说。 |