中国科学院北京基因组研究所博士生胡政在翟巍巍博士和吴仲义教授指导下，联合美国德克萨斯大学符云新教授，基于群体遗传学理论建立了体细胞溯祖模型（coalescent model），首次定量描述了成体干细胞不同分裂模式与细胞间祖先关系树的内在联系。
研究发现小鼠肠道上皮成体干细胞维持组织平衡的分裂模式是一个随年龄逐步演化的特征，这一现象首次在脊椎动物实体组织中被观察到，揭示了成体干细胞动态调控组织稳态的新机制，对理解包括人类在内的高等动物组织更新具有重要意义。相关成果已于2024年2月28日发表于国际权威期刊PLoS Genetics。
成体干细胞作为具备特定分化潜能的细胞，广泛存在于多细胞生物体的多种组织中，承担着维持组织稳态和促进再生的关键功能。在稳定的生理环境下，成体干细胞维持组织平衡主要通过两种分裂模式实现：
一是细胞不对称分裂（cell asymmetry），即每次分裂产生一个保持干细胞状态的子代和一个进入分化途径的子代；二是群体不对称分裂（population asymmetry），即干细胞群体中部分细胞通过对称分裂产生两个干细胞，部分细胞产生两个分化细胞，整体维持干细胞数量的动态平衡。
图示肠道上皮解剖结构，深绿色代表干细胞，浅绿色代表转化态放大细胞。
此前研究表明，从无脊椎动物（如果蝇、线虫）到脊椎动物（小鼠及人类），不同组织采用的干细胞平衡模式既有保守性也存在差异。无脊椎动物多采用细胞不对称模式，而脊椎动物组织更倾向于群体不对称模式。然而，这些结论多依赖于干细胞谱系示踪实验，受限于缺乏特异性标记和长时间示踪的技术难题。
群体遗传学作为进化生物学的重要分支，提供了研究细胞群体演化的理论框架和方法学。不同分裂模式影响细胞群体的更新方式，进而形成不同的细胞间祖先关系，类似于人类家谱结构。
本研究利用不同年龄小鼠肠道上皮单细胞测序数据，结合溯祖模型分析，发现年轻小鼠（52天龄）肠道干细胞主要采用细胞不对称分裂模式，而成年小鼠（340天龄）则完全采用群体不对称模式。这一发现首次揭示成体干细胞分裂模式随年龄演变的动态变化，丰富了对脊椎动物组织更新机制的理解。
该研究融合了单细胞测序、发育生物学和群体遗传学等多学科技术，体现了跨领域创新的科研思路。
研究得到了国家自然科学基金重大研究计划“微进化过程的多基因作用机制”培育项目、科技部973计划及中国科学院青年创新促进会的资助支持。