人类相较于非人类灵长类最大的遗传差异之一是核型改变，这源于演化过程中灵长类祖先的2a与2b染色体融合形成现代人类2号染色体。这一融合事件被认为是人类演化历程中的“决定性瞬间”，可能驱动了物种形成与关键性状演化。尽管传统观点认为融合事件是发生在近百万年内的“简单”的端粒与端粒融合，最新研究却打破了这一假说，提出染色体融合的形成受复杂重复序列结构与不完全谱系分选（Incomplete Lineage Sorting, ILS）共同驱动，构成了人类核型演化的新模型。

2025年12月3日，上海交通大学Bio-X研究院毛亚飞研究团队、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）孙强研究团队与华盛顿大学Evan E. Eichler团队合作在Cell Genomics发表了文章Incomplete lineage sorting of segmental duplications defines the human chromosome 2 fusion site early during African great ape speciation，以单碱基分辨率精细解析了人类2号染色体融合位点的复杂结构，重建了这一复杂区域的演化历史并探究了其潜在的生物学功能；首次发现不完全谱系分选、亚端粒串联重复序列（tandem repeats, TRs）和片段重复（Segmental Duplication, SDs）在重塑人类基因组结构与物种分化中的关键作用。

研究团队通过对高质量非人灵长类完整基因组数据的整合分析，发现人类2号染色体的融合并非两条祖先染色体简单的“头对头相接”，而是在中间桥接了一段约109 kbp长的人群间保守的复杂融合位点。该位点由三个片段重复（SD_fusion_A, B, C）组成，这些片段起源于古老猿类的不同染色体，早在非洲大猿共同祖先时期便开启扩增重排，展现出高度复杂的演化动态。此外，研究团队还发现富含串联重复的亚端粒结构在大猿内的快速演化形成物种特异结构，其中，黑猩猩属亚端粒内片段重复间隔序列与融合位点中的片段重复序列（SD_fusion_A）的高度同源性暗示其与染色体融合之间的重要关联。

研究团队还发现，融合位点内部的A、B、C三段片段重复序列的演化历史与公认的物种树存在明显分歧。通过计算模拟，研究团队推测该基因树不一致性源于不完全谱系分选（ILS）过程中祖先多态性的随机固定，揭示了5-7百万年前的非洲大猿祖先亚端粒的结构多样性和复杂性。

此外，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，研究团队在人类诱导多能干细胞（iPSC）中杂合敲除了融合位点，并将其诱导分化为神经祖细胞（Neural progenitor cells, NPCs），相关实验发现融合位点的杂合敲除导致了神经祖细胞中轴突生成与前脑发育相关基因下调，暗示融合位点可能作为潜在调控元件，影响人类大脑发育基因表达网络。

总之，该研究提出了新的人类2号染色体融合潜在模型：由于非洲类人猿祖先种群规模巨大，其2a和2b染色体的亚端粒具有多种复杂结构。在不完全谱系分选作用下，现代人类祖先独特的亚端粒结构是人类2号染色体融合的关键遗传基础。该染色体融合时间极有可能加速了人-猿谱系间的生殖隔离进程，成为物种分化的重要节点。

本研究结果概要与模型假说

综上所述，该研究系统揭示了人类2号染色体融合这一关键演化事件的遗传结构基础、演化历史与潜在功能，具有重要的科学意义。研究成果为不完全谱系分选（ILS）在塑造染色体结构多态性和驱动物种分化中的核心作用提供了直接证据，展现了基因组复杂重复序列在早期物种形成中的关键作用，为理解人类演化形成机制和独特性提供了新思路。

本文章的通讯作者为毛亚飞研究员、Evan E. Eichler教授和孙强研究员。第一作者为上海交通大学本科生杨子坤、博士研究生蒋欣芮、助理研究员杨翔宇以及中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心博士研究生张璐。

论文链接：https://www.cell.com/cell-genomics/fulltext/S2666-979X(25)00335-0