通过中国科学院PIFI“国际杰出学者”项目邀请，2024 年1 月10 日至15 日，来自美国马里兰大学 (University of Maryland, College Park) 的国际著名进化发育生物学家William R. Jeffery 教授于 茨坝园区 205会议室以 "进化发育生物学" 为主题做了三场学术报告。Jeffery 教授是马里兰大学生物学和细胞生物学以及分子遗传学系的杰出大学教授，也是马萨诸塞州伍兹霍尔芝加哥大学海洋生物实验室的惠特曼科学家。他的研究重点围绕发育和进化生物学中的许多不同主题，包括发育中进化改变的遗传基础，视觉系统，体轴对称性，色素发育，组织修复和再生以及新实验模型系统的开发。他主要研究洞穴动物，包括洞穴鱼和昆虫，以及海洋动物，包括多毛类动物、棘皮动物，尤其是背囊动物。

1月10日上午10点至12点，Jeffery教授分享题为 "Developmental Biology as a Central Part of EvoDevo" 的首场学术报告，主要聚焦发育生物学；1月13日上午10点至12点，Jeffery教授分享了题为 "Evolution, Development, Evo-Devo, and Eco-Evo-Devo" 的第二场学术报告，主要聚焦于进化发育生物学; 1月15日上午10点至12点，在第三场学术报告中，Jeffery教授分享了题为 "How and Why Cavefish Lost Their Eyes and Reversed the Symmetry of Their Hearts" 的学术报告，以 "环境变化通过导致关键基因的突变从而影响发育的改变，进而导致表型的进化和生物多样性" 为核心，详细地介绍了洞穴鱼类视觉退化和心脏不对称改变的进化发育机制，为大家呈现了一场丰富多彩的学术盛宴。来自 共计100 余名师生参加了本次学术交流活动。

Jeffery 教授以"Developmental Biology as a Central Part of EvoDevo" 为题介绍发育生物学

在第一场学术报告"Developmental Biology as a Central Part of EvoDevo"中，首先由马莉研究员介绍分享嘉宾 William R. Jeffery 教授的简介。Jeffery教授首先提到“在进化过程中，自然选择可以通过改变胚胎的发育过程决定性状变化”，发育生物学涵盖了卵子在形态、生理、细胞和分子水平上成为成年生物体时发生的变化。随后，Jeffery教授围绕 "生殖系的发育，性别调控，精卵发生，卵裂方式，原肠运动，胚胎发生，胚层分化" 分别进行阐述，并围绕 "外胚层的神经发生过程，中胚层的体节发育，和内胚层的器官发生" ，重点介绍了细胞命运决定过程中的分子调控机制。提到发育过程不会因为胚胎或者成体的形成而终止，进一步介绍了再生和类器官等相关内容。整场报告深入浅出，在两个小时内对发育生物学的内容进行了讲授，受到与会师生的热烈欢迎。

Jeffery教授以"Evolution, Development, Evo-Devo, and Eco-Evo-Devo" 为题介绍进化发育生物学

在第二场学术报告 "Evolution, Development, Evo-Devo, and Eco-Evo-Devo "中，Jeffery 教授开篇介绍了发育生物学，进化生物学，进化发育生物学，和生态进化发育生物学的研究范畴。重点介绍了进化发育生物学(EvoDevo)是研究多细胞生物的形状、颜色、大小、身体部位和各种发育是如何进化的，该领域融合了传统胚胎学、现代发育生物学和进化遗传学。形态和新颖性的进化是通过改变发育的突变发生的，这些突变引起参与调节级联的基因表达模式的变化。接下来，Jeffery教授结合进化发育生物学一系列研究的内容，包括蝾螈变态、海鞘早期发育中的形态转变、刺鱼骨板变化、鹌鹑的神经嵴诱导实验、Hox基因家族在体节发育过程中的保守性、及增强子在发育调节中的重要作用，强调了通过进化发育生物学研究物种进化的方法，详细阐述了进化发育生物学研究的相关进展，受到进化发育中心师生的欢迎。最后，Jeffery教授进一步介绍了生态进化发育生物学(EcoEvoDevo)，强调到，如果不了解原始环境背景，就无法完全确定进化和发展的机制，并结合一系列实际例子，指出黑暗、多变的洞穴环境和多样化的洞穴适应物种为研究生态进化发育生物学提供了极好的模式。

Jeffery教授以"How and Why Cavefish Lost Their Eyes and Reversed the Symmetry of Their Hearts" 为题介绍洞穴鱼类视觉及心脏对称性改变的进化发育机制

在第三场学术报告中，Jeffery教授开篇指出环境改变会诱发生物关键基因突变，进而导致生物发育的改变，最终产生生物表型进化和多样性。他介绍到，在大约2-3万年前，墨西哥脂鲤洞穴种群和表层种群有着共同的祖先。但随着时间的迁移，它们却出现了不同的演变过程和较大差异，出现了一系列构建性和退化性的表型改变，这激发了与会师生的好奇心。随后，Jeffery教授围绕墨西哥脂鲤(Astyanax mexicanus) 洞穴种群(Cave-dwelling population)和表层种群(Surface-dwelling population) 的表型进化发育机制展开分享。报告以 "环境变化通过导致关键基因的突变从而影响发育的改变，进而导致表型的进化和生物多样性" 为核心，深入浅出地介绍了洞穴鱼类视觉退化和心脏左右不对称性改变的进化发育机制。

William R. Jeffery教授作报告

Jeffery教授详细介绍了墨西哥脂鲤洞穴种群(洞穴鱼)和表层种群(表层鱼)眼睛和心脏异位的研究过程。首先介绍了关键基因表达对晶状体细胞发育的影响，发现Sonic hedgehog (Shh)基因在洞穴鱼早期胚胎中线位置的表达增强，当在表层鱼中过表达Shh基因时，会导致表层鱼种群的眼部晶状体细胞出现凋亡和眼睛退化，诱导出类似洞穴鱼的表型，这一发现也解释了洞穴鱼眼睛退化的原因。针对洞穴鱼心脏左右不对称性的改变原因，Jeffery教授同样做出了详细的解释。他指出墨西哥脂鲤洞穴种群心脏异位是由于胚胎发育过程中左右组织者Kupffer’s vesicle(简称KV)中的Dand5 (DAN domain family, member 5) 不对称性的分布控制的，而Shh 在KV的表达上调可以影响Dand5不对称性表达。因此，洞穴种群中Shh基因的表达升高是洞穴鱼眼睛退化和心脏左右不对称改变的重要调节因子。通过在实验室内将表层鱼饲养在完全黑暗的条件下两年，检测了不同环境条件对于繁育胚胎的表型影响，发现是缺氧，而不是黑暗、电导率或者温度影响洞穴鱼心脏左右不对称的改变，从而指出缺氧作为一种潜在的环境因素驱动进化，并通过实验验证了缺氧可能是导致Shh依赖性性状变化(包括眼睛退化和心脏左右不对称的逆转)演变的环境因素。

最后，Jeffery教授探讨了洞穴环境对墨西哥脂鲤洞穴鱼演变过程的影响。他指出了达尔文自然选择学说中对于洞穴生物眼睛退化认知的局限性，并提出洞穴鱼眼睛的退化有可能是通过Shh基因的多效性起作用，并重构了表层鱼祖先进化为洞穴鱼的历史事件，具体包括：表层鱼祖先在洪水期间被冲入洞穴，由于洞穴水中低氧的环境，表层鱼祖先通过激活hif1a基因在缺氧洞穴水中存活并通过该基因传递给后代，通过正向选择，早期洞穴鱼体内HIF-Shh过表达轴被激活，从而导致视觉退化和心脏左右异位，演变成了如今的洞穴鱼。

Jeffery教授与现场师生热烈交流

报告结束后，Jeffery教授与现场师生分别就洞穴鱼实验细节、环境影响因素以及洞穴鱼行为与形态演变关系等问题进行了充分交流讨论。本次报告反响强烈，引起了师生广泛共鸣，有助于推动昆明动物所进化发育生物学的研究。