2026年8月18日，中国科学院上海药物研究所徐宝福课题组联合烟台新药创制山东省实验室，在国际学术期刊《Advanced Science》在线发表研究论文，系统揭示了海洋海绵萜类天然产物的生物合成与分子进化机制。该研究通过高质量基因组解析与多维度基因功能分析，为海洋动物萜类天然产物的生物合成途径解析与进化起源探索提供了重要理论基础。

高质量基因组破译，终结海绵萜类来源争议

研究对象Acanthella cavernosa隶属于寻常海绵纲，广泛分布于热带珊瑚礁海域。这种固着滤食生物缺乏物理防御结构，长期依赖异氰基萜类化合物抵御天敌与病原。这类化合物兼具多种生物活性，是海洋创新药研发的潜力资源。然而，天然海绵资源难以支撑药物规模化开发，且其活性萜类的合成来源——宿主本体还是共生微生物——在学术界长期存在争议。

为解开这一谜题，团队整合多组学技术与功能验证手段展开攻关。研究人员通过PacBio HiFi长读长测序结合Hi-C染色体构象捕获技术，成功组装出该物种染色体级别基因组——约267 Mb，挂载至25条染色体，BUSCO完整度达91%，在已报道的海绵基因组数据中处于领先水平。

首次发现动物UbiA合酶，萜类合成通路全景解析

基于这一高质量基因组图谱，团队逐层解析了海绵萜类生物合成的完整逻辑。

在前体供给层面，研究证实该海绵仅保留甲羟戊酸（MVA）通路，完全依赖古老真核代谢途径提供萜类合成前体。在骨架构建层面，团队系统鉴定并验证了经典I型、非经典UbiA型及II型多类萜烯合酶的催化功能，明确了其可生成多种倍半萜与二萜产物。

尤为关键的是，团队首次在动物界发现具备萜类骨架合成功能的UbiA家族合酶AcUbiA1，该酶可催化生成该海绵特征二萜的核心biflorane骨架。这一发现为动物萜类合成机制补充了全新认知。

分散式基因布局揭示早期动物萜类进化特征

在演化与基因组架构维度，研究亦取得多项新发现。

该海绵的I型萜烯合酶仅含单一α结构域，系统发育上更接近植物同源蛋白，提示其起源古老、经独立演化形成。与珊瑚中萜类合成基因成簇组织的模式不同，海绵相关基因呈分散分布，暗示早期动物的萜类代谢可能采用“分散式”网络布局。此外，研究还识别到一条整合了多物种来源基因的嵌合序列，或为海绵与共生体长期协同演化的分子痕迹。

研究团队与系列成果

该研究论文共同第一作者为徐宝福课题组博士后陈芳艳博士及副研究员陈宝博士。上海药物所硕士生孙桂芳、宁波诺丁汉大学联培博士生赵耀、湖北大学联培硕士毕业生张文慧，以及上海图凌生物科技有限公司张建朋亦做出重要贡献。论文通讯作者为徐宝福研究员。

研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省重点研发计划及山东省自然科学基金等项目资助；上海药物所郭跃伟研究员及高级实验师姚励功对海绵样品采集提供了重要帮助。

徐宝福课题组长期聚焦海洋动物萜类天然产物合成生物学前沿，以“解析生物合成途径—构建高效合成底盘—化学衍生拓展结构”为核心脉络，致力破解海洋萜类资源受限难题。历经四年积累，课题组已取得多项阶段性成果：解析珊瑚共生菌中新颖eunicellane型二萜合酶机制（Nat. Commun., 2024）；阐明伪蕨素biflorane骨架合成机制并实现大肠杆菌发酵合成（Sci. Adv., 2025）；挖掘改造spharoane骨架萜类合酶实现发酵量产（ACS Catal., 2025）；搭建C10–C35全链反式萜类底盘，部分产物产量领域领先（Bioresour. Technol., 2026）。本次《Advanced Science》论文是该团队在海洋动物萜类合成生物学方向的又一阶段性成果，进一步丰富了海洋无脊椎动物萜类演化的研究认知。