野生动物的都市生存策略

<正>在“人类世”时代，人类对自然世界的影响是前所未有的。进化生物学家门诺·斯奇尔舒赞在他的《达尔文来到城镇：城市丛林如何推动进化》一书中，探讨了城市对动植物的影响、动植物如何适应城市生活，以及这种影响如何迅速深入动植物基因中等问题。     

稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化

稻属AA型物种包含栽培稻和与其最近缘的野生稻物种,是稻属植物中一个重要的类群.为了探究稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化,以AA型稻属物种中已经公布的6个叶绿体基因组为对象,利用PAML和Selecton对叶绿体基因进行适应性进化的分析.研究发现,4个基因(matK,ccsA,psbB和rpoC2)经历了正选择作用,并对基因的正选择位点进行了定位,初步分析了正选择位点的变异特点,探讨了正选择位点与蛋白质结构保守性的关系.本研究为深入了解稻属的叶绿体基因及其适应性进化提供了重要参考.     

利用群体基因组学策略扫描人群特异的自然选择信号

自然选择是人类进化的动力, 直接影响人群分化. 目前对于自然选择在人群分化中的作用及其功能还知之甚少. 为了探讨这一问题, 本研究利用人类基因组国际单体型图计划的数据分析人群的遗传分化. 通过群体基因组学策略扫描常染色体区, 共发现了12669个高人群分化的SNPs和1853个人群特异的自然选择“候选基因”, 并通过基因诠释确定了121种受到强选择压力的生物学过程. 多层次分析显示, 人类基因组中存在普遍的正选择信号, 这些信号聚集于特定的染色体区域; 且多数“候选基因”和相应的生物学过程均局限于特定人群中, 提示自然选择在人群分化中发挥了重要作用. 本研究为从群体遗传和功能学角度深入研究自然选择和人群分化提供了新的线索.     

节尾狐猴二氧化碳感知相关基因CAⅡ的序列分析及进化意义

碳酸酐酶Ⅱ(CaⅡ)基因和D 型鸟苷酸环化酶(GC-D)基因是二氧化碳感知通路上的2个相关基因. 本研究测定了节尾狐猴的CAⅡ基因序列, 并利用GenBank 数据及文献等提供的8 个物种的CAⅡ基因和GC-D 基因的序列, 比较2 个基因树的拓扑结构和遗传距离, 发现这2 个基因具有一致的进化趋势, 表明二氧化碳感知通路上的相关基因间可能存在着较强的进化关联与一致进化趋势.     

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.     

为在我国进一步发展米丘林学说而斗争

今年10月27日是伊凡·弗拉基米罗维奇·米丘林的一百周年诞辰。我们怀着崇敬的心情来纪念这位卓越的生物学家和伟大的自然改造者。十九世纪五十年代,达尔文正确地解释了有机界的进化及有机体适应的合理性,击溃了当时盤据在生物学领域内的主要的唯心主义谬论——物种不变论和目的论。可是,达尔文没有能够指出有机体变異的原因及遗传性的实质,因而也不能提出如何控制进化,藉以创造有利於人类的有机体的新类型。达尔文以後,孟德尔-摩尔根主义者集中生物学中的各种反动理论,表面上打着“新达尔文主义”的招牌,实质上是对达尔文的唯物主义的进化论发动猛烈的攻击,并使他们的伪科学     

人类起源的三大基石——基因·社会·文化

在人类起源这一问题上,达尔文和进化论的另一奠基者华莱士争论激烈。达尔文认为自然选择(其后又加上性选择)理论足以解释人类起源;但华莱士则认为,自然选择(加上性选择)仅是必要条件,而不是充分条件,如人的精神现象不能仅仅用自然选择充分说明。基因组学特别是神经科学的发展强烈支持华莱士之说。本文试图从基因.社会.文化三位一体视角分析有关人的起源问题。     

新基因的起源与进化

随着基因组数据的大量积累, 人们愈加认识到各种有机体中基因数目的巨大差异. 这些差异的存在表明, 新基因如何产生不仅是一个重要的进化生物学问题, 也是生命科学中面临的一个基本问题. 对新基因起源机制的探索, 可以追溯到大半个世纪以前, 然而直到上世纪90年代第一个年轻基因——精卫基因(jingwei)的发现, 才使以实证方法研究新基因起源的分子机制成为可能. 此后的10多年中又陆续发现一些新的年轻基因的例子, 对这些基因起源与进化的研究极大地丰富了人们在这一领域的认识. 但目前有限的例子难以从整体的水平对基因组中新基因产生的速率以及新基因的产生对原基因组的影响等问题作出解答. 我们正致力于在基因组的水平寻找更多年轻基因的实例, 以期总结新基因起源与进化的一般规律.     

灵长类泌乳刺激素基因的插曲式进化

采用PCR方法从4个灵长目物种中获得了泌乳刺激素(Prolactin, PRL)基因的第2~5外显子的序列, 结合GenBank中已有的序列, 计算了PRL基因在灵长目中的氨基酸替换速率. 对异义替换速率和同义替换速率进行比较的结果显示, 在灵长目进化的过程中未发现任何一个枝系有正选择作用的迹象. 此外, 用最大似然(Maximum-Likelihood, ML)法没有检验到任何一个受到正选择作用的位点; 在快速进化时期内发生的所有32个氨基酸替换中, 只有2个位点包含在功能重要的40个氨基酸之内, 提示所发生的氨基酸替换主要集中在功能上并不是很重要的位点上. 此外, 在PRL基因的快速进化过程中, PRL的部分功能被胎盘泌乳刺激素(placental lactogen, PL)所替代. 基于以上原因, 推测发生在灵长目PRL基因的快速进化很可能是选择压力的放松, 而不是正选择作用的结果.     

非达尔文自然选择—一种新的进化动力

本文从作者之一于１９９１年提出的基因表达的诱导和阻遏效应的数学模型中引出一种新的生物进化动力假说，即环境因素对基因表达的选择。此种选择机制在选择对象，选择水平和选择效应等方面都不同于达尔文提出的自然选择。所以称为非达尔文自然选择。它的理论依据是一个物种所含有的遗传信息量远远大于其整个形态结构所表现的遗传信息量以及基因表达的操纵子诱导和阻遏模型。本文认为一个祖先种的基因库可能含有许多可选择的基因表达系统，且基因库容量越大，就越有可能存在有序度越高的基因表达系统内形成有序度越高的形态结构。此外，本文还提出了绝对遗传型和相对遗传型概念，讨论了非达尔文自然选择与达尔文自然选择及中性进化的关系。     

生物进化的争论

1.对达尔文进化论的反驳自从达尔文的《物种起源》问世以来,有关生物进化的争论一直是持续不断。生物遵循自然法规进化这一观点,曾直接影响了人类的价值观,乃至宗教观,因而反对达尔文的进化论,人们在感情上当然无法接受,但也不能把和达尔文进化论相悖的理论完全看成是反科学的而予以摒弃。在20世纪30年代,群体遗传学建立之前,达尔文的自然选择说一直被认为处于劣势。特别是主张“获得性遗传”和“依靠生物内在创造力量进化”的拉马克     

rps12基因在裸子植物中的分子进化式样

叶绿体rps12基因是所有叶绿体基因中最特殊的,由在基因组上相距甚远的两部分组成,含有3个外显子,经反式剪接作用编码核糖体小亚基S12蛋白.探究该基因的分子进化式样有助于理解该基因的进化过程及基因组特征.应用二代测序技术对南洋杉和柏木的叶绿体基因组进行测序;共选取78种裸子植物和2种蕨类植物,在系统发育背景下结合最大似然法,对rps12基因的进化速率、选择压力和适应性进化进行分析.结果显示,外显子3发生独立的碱基插入事件,发生插入的序列受到了更强的负选择作用;外显子2～3位于反向重复区,它们的替换率显著低于外显子1, rps12编码序列受到更强的负选择作用;适应性进化分析没有检测到正选择位点.结果表明,在裸子植物的进化过程中rps12基因结构稳定,并保持着相对较低的进化速率且表现出高度的保守特性;这为反向重复区具有降低的替换率提供了更多的证据,同时也揭示了裸子植物中存在的进化速率异质性现象.     

人类的起源和进化(上)

人类的出现是地球上的一个重大事件。那么人类是在什么时俟从猿的进化系统中分化出来?最早的人类的标志是什么?这些都是古人类学研究的问题。 什么是人的标志? 1871年达尔文在《人类的由来和性的选择》一书中提出:人类的特征是两足直立行走、大的脑子和高的智力。     

人类独特表型遗传基础的研究进展

大约500万年前人类(Homo sapiens)和黑猩猩(Pan troglodytes)分歧之后,人类在进化过程中逐渐形成了很多独特的表型.什么样的遗传变异造就了如此独特的人类呢?近10年来,通过比较人类和其他非人灵长类的基因组序列,研究者已经发现了许多基因组区域在人类中受到自然选择而发生了人类特异的遗传改变,包括基因编码区的改变、基因表达调控的改变、基因的丢失和基因的重复等.这些不同水平的遗传改变在进化过程中通过自然选择的作用在人群中固定下来,对人类独特表型的产生有着重要贡献.本文将从这4个遗传层面介绍人类特异表型与遗传变异的关系.另外,文中也介绍了利用基因编辑技术建立人源化的诱导多能干细胞及转基因动物模型研究人类特异突变和表型的关系,以及新的测序方法在筛选群体中天然突变个体中的应用.     

人类群体环境适应的古DNA研究进展

人类(Homo sapiens)起源、迁徙和进化对现代人类遗传多样性具有重要的塑造作用,一直是多学科研究热点.分子遗传学通过现有人群的遗传数据和表型特征来推导、演绎历史事件,提出了"走出非洲完全替换"人类起源模型.在走出非洲迁居世界各地的过程中,不同环境对人类表型和遗传多样性具有重要的选择作用,如人群肤色、身高等外形特征以及乳糖耐受、淀粉代谢、免疫应答和低氧适应等生理特征的表型和遗传多态性演化过程.近年来兴起的人类古DNA研究,通过采集对应事件前、中、后不同时期的古DNA样本,进行全基因组测序,同时系统比较古DNA和现今人群遗传多态性,补充和完善了经典分子遗传学研究结果,可以更全面地分析人类演化历史.基于古基因组研究,学者提出了人类起源的"走出非洲基因渗透"模型,并对上述重要人类表型和遗传多态性的演化史提出了新的证据和观点.本文将对现有人类环境适应的古DNA研究进展进行综述,并据此对自然选择如何塑造人类遗传和表型多态性展开新的讨论,为今后同类研究提供线索.     

人类从未停止进化

正血异常的出现、成人消化牛奶的能力和我们外部特征的变化等,都指向人类的不断进化。自然选择在行为上难以捕捉。达尔文曾经说过:"关键时刻的细小差别就能决定一个人的生死。"这种细小差别是自然选择的成本。这种细小差别几乎是隐形的,只有研究了成千上万的个体才能成为统计的证据。从人类历史的发展来看,自然选择的代价隐藏在每年几百万人的生死中。每个人都会死,但有些人会死得很早。早期死亡有某种原因,如:特定疾病、交通事故、药物滥用等,将这些因素与基因的行为相     

系统生物学家最终能得到完全一致的生命之树吗?

自达尔文提出生命之树的概念以来,该领域的研究不仅帮助人们了解了生物的起源和类群间的亲缘关系,还极大地推动了生命科学相关学科的发展.然而,随着生命之树重建中越来越多冲突的发现,人们对生命之树的可靠性及其在其他学科中的应用产生了质疑.本文简要介绍了生命之树的概念及其发展历史.综述了由于(ⅰ)物种的绝灭和人类认知局限性导致的取样缺乏;(ⅱ)生物进化过程中存在的杂交/渐渗、不完全谱系分选、基因重复和丢失、基因水平转移等事件;(ⅲ)建树方法不能真实地模拟生物的进化过程等原因,不可能获得完全一致的生命之树.最后,展望了生命之树广阔的发展和应用前景,指出尽管现实中很难得到唯一的生命之树,但这并不影响生命之树强劲的生命力及其与其他学科的交叉整合.     

语言与音乐进化的起源

自达尔文始,人们就开始探究语言和音乐的进化起源.迄今为止,这个问题尚未定论.Science在创刊125周年之际,将其列为未来最具挑战的科学问题之一.从进化角度说,自然选择应满足3个标准:人类特殊性、能力先天性和脑机制的特异性.本文围绕这3个标准,对语言和音乐的进化起源进行论述.在语言方面,阐述了人类语言的领域特异性,个体语言发展理论以及语言进化的脑基础,并指出未来研究应针对语言进化的争论焦点,采取多种技术,多学科交叉合作进行研究;在音乐方面,发现已有音乐心理学研究结果既不能完全支持音乐适应论,也不能支持非适应论,未来研究应从音乐能力的不同维度考察音乐进化起源,并以原始母语为切入点深化音乐与语言的对比研究.     

人类群体环境适应性进化研究进展

大约5～10万年前,现代人走出非洲并迁移至世界各地繁衍生息.在这一历史迁徙过程中,他们面临着各种新环境的生存挑战.随着群体遗传学信息、环境因素和表型资料等的不断累积,越来越多的研究发现环境因素在人类的适应性进化中起着至关重要的作用.本文从自然气候因素、环境中的病原体分布及食物来源等方面对人类的适应性进化进行综述,并对今后的研究进行展望.     

基因改良与基因革命

基因革命是相对于生物包括人的自然基因进化而盲的。如果说人类和动植物经过千百万年在自然进化过程中形成的各种基因是一种基因改良的结果的话,那么通过现在的基因知识对基因做去除、修补、修饰、增减等等就是一种基因的革命。因为这一过程相对于人和生物的自然进化而言,是极其迅速而强烈的,也可以说是突发的。例如,华裔科学家钱卓改变老鼠体内的一个基因而使得变革了基因的老鼠变得比正常老鼠聪明一些,这一过程经过了