多年来,华大借助自身的大平台优势,对多种动植物展开测序,不断破译地球生物基因组信息,包括水稻、家蚕、家鸡、大熊猫、大豆等,目前华大破译动植物基因组累计全球贡献值占比超39%。此外,为更好地探索物种、理解生命的起源与演化,华大发起并主导多个利用基因组数据重构生命之树的项目,力求让恢复和保护生态系统的生物多样性成为可能。
今天,我们邀请到最新发表的动物界RNA编辑机制文章的通讯作者、蚂蚁大脑细胞图谱文章的第一作者——李启业博士,同时也是地球生物基因组计划、国际鸟类生命之树研究计划等多个国际合作项目的重要参与者之一,讲述他与生物学结缘,继而在动物演化基因组学领域深耕的故事。

李启业
职位:深圳华大生命科学研究院数字化地球研究所常务所长,生物多样性基因组学研究中心主任,中国科学院大学和西北大学研究生招生导师,华南农业大学兼职教授
研究方向:动物演化、发育及表型可塑性的遗传基础和分子调控机制
问:您当初为什么会选择生物相关专业,又是如何走上科研道路的?
李启业:我对生物的兴趣其实从小学就开始了,那时候无意中在亲戚家看到一本《十万个为什么》,书里的第一个故事是讲蜻蜓眼睛构造的。那是我第一次知道原来昆虫的眼睛是由数以万计的小眼组成,每只小眼只能看到外部世界完整图像的一小部分,但作为一个整体(复眼)却有着十分广阔的视野,跟人眼的构造和工作原理很不一样。当时就很有触动,第一次感受到生物世界的博大精深。后来又看了很多科普书,也养过一些小动物,对生物的兴趣越来越浓厚,所以大学就选择了生物专业。走上科研道路,可以说算是从小的梦想吧,如果没走上反而会觉得遗憾。
问:华大主导的“RNA编辑现象在动物界的起源和演化”的相关研究成果近日在Cell reports上发表,作为文章的通讯作者,可否请您分享一下这项研究的意义是什么?在研究过程中是否遇到了什么困难?
李启业:科学界一直都非常关注多细胞动物的起源问题,因为这是生命演化史上的一次重要转折。多细胞动物的起源被认为伴随着很多遗传和基因调控上的创新,我们这篇文章主要是对动物界RNA编辑机制何时起源及如何演变进行了系统研究,研究结果非常有力地说明了ADAR酶(一种蛋白)介导的RNA编辑机制正是多细胞动物祖先的一种重要演化创新。
研究开展过程确实遇到了不少困难,其中第一个难题就是要从世界各地收集各种代表物种的样品,有的物种还不是一次就能采集成功的,所以期间涉及到大量的沟通工作,但这过程中也认识了不少同行,有些同行还成为了友好的合作伙伴。另外,如何全面且准确地识别每个物种的RNA编辑位点也是一个非常大的挑战,为了完成这个工作,我们专门开发了一款RNA编辑位点检测软件,叫RES-Scanner,目前已经开发到2.0版本。
此外,这项研究也预示了动物的RNA编辑系统还有更多的未知功能有待挖掘,接下来我们与合作者打算继续开展研究探讨这一机制的出现对早期动物起源的意义。
问:华大蚂蚁单细胞的相关研究于2022年以封面文章形式发表于Nature Ecology&Evolution,请问团队当初为什么会选择蚂蚁作为研究对象呢?研究背后有哪些令您印象深刻的事情?
李启业:蚂蚁其实很有趣,因为它们跟人类一样会进行劳动分工,而且还存在战争、农耕、放牧等复杂的行为,同时,蚂蚁也是研究长寿机制的模式物种。其实我们团队开展蚂蚁研究已经有很多年了,从破译世界上第一个蚂蚁的基因组图谱,到揭示DNA甲基化对蚂蚁发育和品级分化的调控作用,到首次发现RNA编辑对蚂蚁的社会分工具有重要调节作用,再到近年来与哥本哈根大学等单位发起全球蚂蚁基因组联盟计划……所以,当新的技术出现,我们自然而然会想看看依托新的技术能在蚂蚁研究上获取什么新的发现。
印象最深刻的,也许是这个项目的启动。有一天在国家基因库,刘龙奇博士突然喊住我,说他们团队在开发一种新的单细胞转录组技术,效果还很不错,问我有没有什么合适的物种想测试一下。原本大家的确只是想测试一下,没想到效果确实不错,然后就有了世界上第一个“超有机体”的全脑细胞图谱的研究成果。通过这个图谱我们揭示了蚂蚁不同品级的大脑有着不同方向和不同程度的特化,但彼此之间又功能互补,从而使得整个蚁群能够同时拥有生殖、育幼、觅食、防御等全面的功能,成为一个功能完整的“超有机体”,或者说,没有一个品级的大脑是全能的,它们其实是在“相拥各自的不完整”。
值得一提的是,“超有机体”的出现,也被学界认为是地球生命演化史上的8次重要转折之一,我们团队也一直致力于探究这次重要转折背后的遗传和调控创新。
问:您是2009年首届华大-华工本科创新班学生之一,2016年在哥本哈根大学博士毕业后回国加入华大,工作至今,请问华大最吸引您的地方是什么呢?
李启业:首先,华大拥有先进的技术平台,组学领域的很多技术尚在研发阶段我们就能够先用起来,刚刚提到的蚂蚁大脑单细胞研究成果就借助了这样的优势。其次,华大拥有开放的学术交流氛围,你可以跟不同研究方向的同事交流心得、分享经验,而且不管是新开发的工具、新的流程,大家也都很乐于分享。同时,华大也是人才辈出的地方,在这里你总能找到合适的人去请教问题。最后,华大愿意支持不同研究方向的发展,我们生物多样性研究方向可能没有办法产生立竿见影的经济价值,但华大一直以来都很关注生态系统的生物多样性保护,所以依然将其列为重要研究方向之一。
问:您对有志于成为科研工作者的同学们有什么建议呢?
李启业:有志于成为科研工作者的人,我想一般都是能不断从探索未知或攻克难题的过程中获得成就感的人。但科研工作毕竟经常要与挫折为伍,过程也很需要耐心,所以能找到一个自己喜欢的方向是最好的。如果同学们一开始还没找到,我觉得也不用焦躁,建议先踏踏实实在项目实践中打好基础,积累些成果,很多时候兴趣也就慢慢培养起来了,至少做到了不负韶华,等真正找到的那天,自然也会有“资本”进入新的研究方向。另外,建议规律生活,劳逸结合,身体好、学习好、科研好。