人体为什么会生病？临床医学关注疾病如何发生、如何治疗，演化医学则追问更深一层的原因：人类为什么对某些疾病格外易感。从演化的角度看，许多疾病的根源可以追溯到几个基本因素：亲代与子代之间的遗传冲突，生存与繁殖等不同需求之间的权衡（trade-off），人类基因组长期适应的祖先环境与现代生活环境之间的失配（mismatch），以及自然选择在不同人群中留下的不同印记。课题组主要从两个方面开展演化医学研究。一是胎盘：母胎之间的冲突推动了胎盘的快速演化，也与妊娠疾病和癌症密切相关。二是人类基因组：自然选择和人群历史在基因组中留下的印记，是理解不同人群疾病风险差异的关键。

胎盘是哺乳动物中演化最为迅速的器官之一。W. D. Hamilton的广义适合度理论和Robert Trivers的亲子冲突理论可以解释其中的原因。在自然选择的作用下，胎儿倾向于向母体索取更多资源，往往超出对母体自身繁殖最有利的限度，而母体则倾向于限制这种索取。胎盘正处在这场母胎博弈的前沿。长期的相互较量如同一场演化军备竞赛，使不同哺乳动物的胎盘形成了截然不同的结构。人类的血绒毛膜胎盘侵入性极强，胎儿细胞能够穿过子宫壁，并改造母体的血管。牛、猪等动物的上皮绒毛膜胎盘则几乎不侵入母体，母胎组织之间只有很少的直接接触。

胎盘结构的多样性，为理解母胎关系的演化及其对母婴健康的影响提供了难得的研究体系。比较不同类型胎盘的基因调控，可以了解演化如何在胎儿需求与母体控制之间反复寻找平衡，以及平衡失调时会带来哪些后果。子痫前期、妊娠期糖尿病等妊娠疾病正是这种失调的表现，其根源恰恰在于推动胎盘演化的母胎冲突本身。另一方面，胎盘与肿瘤有许多相似之处：二者都涉及组织重塑、免疫调节和血管生成，癌症所利用的许多调控程序与胎盘功能所依赖的调控程序有着深层的共性。这提示胎盘的演化或许塑造了不同哺乳动物对癌症的易感性。我们正利用单细胞转录组学和跨物种比较，绘制母胎之间调控"对话"在哺乳动物中的演化图景，进而探寻这种对话的演化改变如何埋下疾病的隐患。

人类基因组完整记录了我们演化历程中所经历的自然选择、人群历史变迁和突变过程。随着人群规模的完整单倍型基因组组装逐渐普及，我们已经可以在单个碱基的精度上解读这些历史：每一个变异在何时何地出现，如何在人群中扩散，又经历了正选择、负选择，还是近乎中性的演化。

重建这些历史对医学意义重大，因为自然选择在不同人群中的作用并不相同。人类在扩散到世界各地的过程中，面对着不同的气候、食物和病原体，自然选择也在各个人群的基因组中留下了不同的印记。其中一些印记能够解释人群之间在疾病风险和药物反应上的差异，而单靠关联分析很难揭示这些差异的由来。与此同时，人类谱系中有些基因组区域演化明显加快，有些则高度保守。它们既为解析人类区别于其他灵长类的独特性状提供了线索，例如更大的脑容量、语言能力和更长的寿命，也指向了一些关键的调控网络，这些网络一旦受到干扰，便可能导致神经发育障碍和精神疾病。结合泛基因组组装、结构变异图谱与演化速率分析，我们希望将人类基因组中每一个片段的深层演化历史，与它对当今人类健康和疾病的影响联系起来。