走近诺贝尔奖(十八) 试管里的定向进化

正在生命数十亿年的漫长发展历程中,进化起到了至关重要的作用。能否在实验室里加快进化的速度?答案是肯定的。相关科学发现获得了2018年诺贝尔化学奖。进化是一种伟大的自然力量,科学家则希望在实验室里模仿生命的进化方法,实现生物大分子(主要是蛋白质)的快速进化。这种掌控生物分子进化的方法,被称为"定向进化",也有科学家戏称     

奥陶纪物种大爆发之谜

5亿年前,地球生命进化进入一个繁荣昌盛的时期,在几百万年内,曾经空荡荡的海洋突然间充满了许多新的生命形式,许多生物纷纷出现在地球海洋的舞台上。这就是化石纪录中揭示的第一次物种大爆发事件——寒武纪物种大爆发。但是,科学家如今发现,寒武纪物种大爆发虽然极为壮观,却在开始后没多久就中止了。那么,是什么力量推动地球生命继续进化的呢?     

资讯

“生命之树”工程将揭开奥秘美国科学家最近即将开始着手建造“生命之树”工程。“生命之树”最终将地球上所有现存的生物———从微生物到鸟类到巨型爬行动物,是如何与另一种生物相互发生联系的,特别是植物、蜘蛛类、鸟类和恐龙类等生物之间相互联系的秘密详尽地展示出来。工程预计需要十年多一点时间完成。几代生物学家已在植物群和动物群中勾画出了规模宏大的进化模式示意图,科学家也已描绘出了地球上现存的大约170万种物种。但其中大多数物种未被研究过,且有上百万种物种未被编上目录。工程将采用在分子遗传学和计算机技术中的最新技术,…     

骨骼是如何进化的？

正在地球上出现生命以后的相当长一段时间内,有机体都是在没有骨骼的情况下生存的。但是,自从5.5亿年前生物体首次出现了骨骼,一场史诗般的进化就拉开了序幕。克劳德管虫是最早拥有骨骼的生物之一。这是一种小型海底生物,其外部骨骼是为了应对捕食者而进化来的。科学家在一具保存完好的克劳德管虫化石中发现,其外骨骼中多达五分之一的面积有被攻击过的痕迹。之后,为了应对捕食者和其他挑战,生     

从"生命之树"到"生命之网"

20世纪中叶,美国进化遗传学家多布然斯基(T.Dobzhanskv)曾经这样评价过进化论,"只有从进化的角度才能解释生物学的事件".在纪念英国生物学家达尔文(C.Darwin)这位"进化之父"诞辰200周年之际,不妨依据此话,也从进化论的角度来看一看200年来科学家对生命的认识.     

向地球最后的疆域挺进

<正>海洋是地球上一切生命的诞生和孕育之地。生物的进化历程表明,地球上的生物均起源于海洋。海洋不但占据了地球71%的表面积,而且提供了99%的生物可栖息的地方。也许正是由于地球上的生命起源于海洋的原因,历经千万年已经站在生物"进化树"上最顶端的人类,对大海的憧憬和向往仍深深地镌刻在基因里。     

最伟大的自然历程

科学家一直都在思考:这35亿年间到底经历了怎样的漫长历程,才将地球上最早出现的原始微生物与现在的能够创造出泰姬陵、撰写出《傲慢与偏见》的高智商生物——人类区别开来?实际上,这两种生物之间的进化故事是一部经历着尝试—失败—再尝试过程的进化史诗。1859年,查尔斯·达尔文的《物种起源》问世。在这一里程碑式的著作中,达尔文解释道:物种不会永远地固定在一种模式中,生命就是不断变化的产物。在漫长的进化之路上,遗传基因随机变化,并逐渐经     

全球变暖可能令恐龙再次出现

<正>全球变暖,恐龙复活?蜥蜴可能进化成恐龙?嗯,科学家们表示,如果全球持续变暖,蜥蜴可能进化成恐龙那样的巨型爬行动物,地球可能再次迎来"恐龙时代",小伙伴们这次真的惊呆了!两亿多年前,地球迎来了巨型恐龙的时代,体长十几米、体重数吨的恐龙随处可见。这样的情景会再次出现在地球上吗?科学家们表示,如果全球持续变暖,蜥蜴可能进化成恐龙那样的巨型爬行动物,地球可能再次迎来"恐龙时代"。事实上,不仅人类畏惧高温热浪,其他大多数生物也是,一些物种甚至有灭绝之虞。     

动态点击

我科学家发现生物遗传突变普遍机制在丰富多彩的生命世界里,究竟是什么原因造就了诱人的生命多样性?南京大学教授经多年潜心研究,大胆提出"Indel诱变假说",用新发现的"遗传突变的普遍机制"破解了生物学上的诸多悬念。     

美科学家宣称最迟将在2025年找到外星生物

<正>据国外媒体报道,2010年是美国天文学家弗兰克·德瑞克发起寻找地外生命"奥兹玛"计划实施50周年。如今,科学家们仍然在射电望远镜的帮助下不懈地寻找着地外智能生物。"如果地外生命真的存在,那么,他们在哪呢?"这是意大利裔美国物理学家、1938年诺贝尔奖得主恩里科·费米提出的著名疑问。如今,科学家们仍在孜孜不倦地追寻着问题的答案。这个名为"地外文明探索     

生物适应进化及其分子机制

本文以分子生物学成就为依据，从生命遗传的物质基础和生命存在的环境基础及其相互作用的关系进行论证，提出了生物适应进化学说以及生物适应进化的分子机制，这一理论指出生物对其环境的适应是进化的主要原因，而环境因素（负熵流）是生物进化的主要动力。自然选择和人工选择分别是对进化树的自然疏枝和人工修剪。     

斯蒂芬·杰伊·古尔德(1941～2002)

斯蒂芬·杰伊·古尔德 (ＳｔｅｐｈｅｎＪａｙＧｏｕｌｄ ,见上图 )是哈佛大学生物进化论科学家 ,他的研究、演讲以及大量科学散文作品给古生物学研究领域注入了新的内涵。 2 0 0 2年 5月 2 0日 ,他在曼哈顿的家中去世 ,癌症夺去了他的生命 ,享年 60岁。古尔德博士可以说是 2 0世纪最有影响的进化生物学家之一 ,也可以说是自查尔斯·达尔文 (ＣｈａｒｌｅｓＤａｒｗｉｎ)以来最知名的生物学家。他引发了多场争论 ,时而迫使科学家们重新考虑已成定论的有关进化模式和进化过程的观点。他最有名的理论之一是与奈尔斯·埃尔德雷奇(ＮｉｌｅｓＥ…     

太古代生命对环境温度的适应性进化

科学家通过对细菌和古菌以及早期地球环境的分析,推测地球上生命的共同祖先(LUCA)是在嗜热环境中形成并生存的,但早期生命的遗传物质是RNA,而RNA在高温环境下是不稳定的.法国里昂大学Manolo Gouy与合作者利用现代分子进化模型分析了核糖体RNA和蛋白序列,结果支持在生命树的进化历史上     

寄生虫与人类的不解之缘

正寄生虫让我们对人类的进化有了新的认识。化石、文物和人类DNA勾勒出了人类进化故事的大致轮廓,但对于寄生虫在人类进化中所起的作用,我们却所知甚少。为了填补这个空白,科学家正在向那些和我们一起进化的小小"搭便车者""请教"。这些"搭便车者"就是虱子、螨虫和其他寄生虫等小小生物,甚至早在智人出现之前,它编们译就徐与宁人类的远古祖先不离不弃,相生相伴了。如果寄生虫与人类经历了同样的历史进程,那么它们身上一定会留下那段     

当数字成为生物时——可能改变未来世界的惊人发现

科里斯·阿亚米是美国加州大学计算机系的教授.8年前,他想让计算机程序在特定的环境中进化出添加的本领.于是,他制造了一些低级的数字生物,并定期给它们输入数字.刚开始,它们"傻乎乎"的,没有任何反应,但引人注意的是,数字生物每复制一次,它的指令链上的某个指令就有一次产生突变的机会.有这些突变,会使生物体以同样简单的方式加工其中的某个数字,比如某个生物体可能会生成阅读某个数字和产生相同数字的能力.这就是科学家对数字生物具有智能进化的最早发现.     

记忆塑造人生

记忆是大自然的奇迹大约5.3亿年前,地球上的生命突然地变得丰富起来,一些肉眼看得见的生物体大量地出现了,它们迅速进化,其形态也变得越来越复杂,这就是生物史学家们所称的寒武纪生命大爆炸(Cambrian explosion)。大约就是在那个时候,生命体进化出了最早的神经细胞,生命渐渐学会了用神经系统探索世界,感知环境和储存信息,大自然就这样有了记忆。接下来的几亿年,生存竞争不断地驱动大脑的发展,动物王国中的"记忆明星"层出不穷。回游鱼能记住     

"生命之树"的谱系年代学研究

目前国际上已经启动的"生命之树"(tree of life,TOL)计划,是全世界生命科学领域的科学家倾力建立的一个庞大的科学研究计划,其终极目标是回答关于地球上所有生物类群之间的谱系亲缘关系问题[J].更进一步说."生命之树"就是将地球上所有生物种类(包括现存的和灭绝的)联系在一起的、蕴涵着巨量信息的系统演化树.可用来阐明生命的起源、生物演化式样与机制、各大门类生物类群的系统演化关系、具不同营养型生物类群之间的协同演化以及生物多样性的生存方式和动态变化规律等.     

从RNA走向DNA——细胞基因组的发生与形成

基因和基因组的发现为研究物种的进化提供了物质基础,物种进化的本质是细胞基冈组的进化,以此可完美地阐明达尔文的进化论,但细胞基因组本身是如何发生与形成的.目前尚未阐明,甚至有的科学家还认为生命最初是一堆有机分子偶然聚集在一起形成的.     

地球生命起源之谜 “黑色烟雾”中的生命

地球上的生命是从哪里来的?是什么时候开始的?是怎样开始的?人类自脱离了野蛮开始认识周围世界起就一直在思索生命的起源这个问题。这个问题太难回答了,即使在今天它仍然是宇宙间最为神秘的问题之一。20世纪初,科学家找到了一些零碎的证据,证明地球上的生命不是神或上帝创造的,而在以前人们大都认为生命是由上帝创造,其中不乏有像牛顿这样伟大的科学家。今天,为了确定生命的起源,科学家们正在以不同的方式进行研究。一些科学家正在研究我们自己星球的生命,一些科学家在寻找太阳系的其他行星或卫星的生命或生物化石,还有一些科学家试图探测遥远行星的大气层中的生命因子,或探测其他星球的智慧生命发出的无线电信号来探测生命……     

跳跃的基因——自然界的特殊使者

科学家们正在修正达尔文的学说,他们指出进化有时是跳跃的,而不是缓慢的——生命本身是外来物,不象我们想象的一成不变,而是更能适应环境。