因果性的复活（下）

4.生物学中的因果性因果性思想在生物学中一直是起作用的,但在我们的时代里,它特别活跃,在以下几个问题领域中尤其如此:进化,指向目的的行为,下向因果关系以及形态发生。让我们先从进化问题谈起。由于基因重组和突变是偶然的,分子生物学家有一种傾向,就是相信偶然性在生命水平上是压倒一切的,而且所有生物的新     

新物种诞生之谜

尽管达尔文以"物种起源"作为其传世巨著《物种起源》的标题,但具有讽刺意味的是,他在此书中并没有探索究竟是什么触发了某个新物种的形成。人们也许认为,现代遗传科学的发展,如遗传密码的破解等,已然揭开了达尔文时代所无法了解的生物学上的各种奥秘。但事实并非如此,新物种形成之谜仍然是进化生物学中最大的一个未解之谜。     

是否要重新评价拉马克

定向突变是获得性遗传的基础,自从Luria和DeIbruck的波动试验否决了定向突变后,拉马克学说遭到摈弃.但Cairns认为,波动试验只是证实了随机突变——选择留存机制,并不能否定有定向突变存在.随后,已有大量实验证实,生物在进化过程中并不总是被动地承受选择,有时也会主动地改变自己的遗传结构以适应环境.如果确有这种情况,那么,对拉马克我们就应换一种角度观察了.     

进化论与进化生物学的发展

自达尔文1859年发表<物种起源>(The Origin ofSpecies)一书以来,"进化"(evolution)已逐渐成为生物学文献中出现频率最高的词汇之一,进化生物学(evo-lutionary biology)则成为当今生命科学中一个重要的前沿领域.     

线粒体DNA和人类进化

通过限制作图,对5个地区群体中147人的线粒体DNAs(mtDNAs)进行了分析。假定所有这些mtDNA,是由一个在非洲生活了20万年的女人所产生。所调查的除非洲群体之外的所有群体,都有多种起源,说明每一个地区都是经过反复迁移多次的。目前,有关人类进化历史的真实信息,主要还靠分子生物学所提供。对于猿进化为人的遗传分歧和人之间相互关联的遗传方式等问题;都由分子生物学提出了新见解。可是,有关人种内遗传进化图是含糊不清的,原因是基于核基因的比较,而核基因内的突变积累是缓慢的;再者,核基因是由父母双方遗传并在每一代中混杂。这种混杂给个体的历史布上了阴影并使重组出现;重组使得个体难以追踪除了被认为是紧密相关位点以外的个别DNA片段的历史。     

自组织,进化和生命

复杂的动力学系统往往可以自发地由无序到有序,这是否正是进化的动力呢?在研究生物进化问题方面,我们似乎忽略了一些关键性的原理,它不同于多年来生物学家所热衷的自然选择,遗传漂变或其它机制,然而它却决定了生物的发育.     

从首个合成细胞看合成生物学的现状与发展

合成生物学是一门新兴交叉学科,诞生至今已在医药、能源、环境、农业等多个领域展现出巨大的应用前景和发展潜力,对探索生命起源与进化等生物学基本问题亦发挥重要作用.随着2010年5月首个合成细胞的诞生,合成生物学再次引起了社会各界的高度关注和广泛讨论.欧美等国已在合成生物学领域开展多项研究并已取得诸多成果.为了推动和促进这一新兴学科在中国的发展,本文在阐明合成生物学概念及研究内容的基础上,一方面综述了合成生物学的研究现状及国内外发展,分析了合成生物学所面临的机遇与挑战;另一方面,对合成生物学未来的发展,尤其是在中国的发展作出展望.     

传粉生物学的研究进展

传地生物学是研究与传粉事件有关的种种生物学特性及其规律的一门学科，是植物生殖生态学和进化生物学关注的焦点之一，概述了近年来的主要研究热点及其进展，包括植物性表达的多样性及其进化、传粉者与花部特征的相互作用及其进化机制、传粉系统的进化、花粉竞争的生物学含义、花粉流的标记方法及散布规律的研究等５个方面，介绍了中国传粉生物学研究的现状及不足之处，结合国际上的发展趋势已由观察的、静态的描述传粉现象的阶段过     

海洋模式动物海鞘及其脊索发育与调控

海鞘属于尾索动物,是与包括人类在内的脊椎动物进化距离最近的无脊椎动物.海鞘幼虫背部具有脊索,是无脊椎动物和脊椎动物的过渡类型,在研究脊椎动物起源和脊索动物进化中具有非常重要的地位.海鞘还是滤食性生物类群,在控制碳流向等海洋生态过程中起重要调节作用.海鞘卵及胚胎透明、身体结构简单、胚胎发育的细胞谱系明确,是镶嵌型发育的典型模式动物.最近,随着几种海鞘基因组的解析以及基因和胚胎操作技术、细胞生物学和实时影像等技术在海鞘生物学研究中的应用,海鞘发育生物学研究取得了令人瞩目的进展.本文阐述了尾索动物的进化地位和海鞘的生物学特征及其海洋生态学功能,概述了现阶段海鞘生物学研究的技术手段和可共享的遗传材料及基因等网络资源,着重论述了模式动物玻璃海鞘的特征器官脊索的起源与发生以及脊索管腔形成所经历的复杂细胞学过程和分子调控机制,总结了最近国内外海鞘生物学研究进展,提出了未来的发展方向以及需要开展工作的重要领域.     

后基因组学的沉思——评迈克尔·林奇的《基因组架构的起源》

生物学领域的每个人都保持有这样的一种预言:在今后几年内,人们将得到进化生物学中一些重要问题的答案。但是,人们对那些问题究竟是什么却多有歧义。各种"组学"(基因组学、蛋白质组学、转录本组学、代谢本组学乃至表型组学)的热衷者们相信,     

云南闭壳龟(Cuora yunnanensis)的分子鉴定及进化地位研究

云南闭壳龟(Cuora yunnanensis, Boulenger, 1906)曾被认为已经灭绝, 在保护生物学上受到广泛的关注. 本文测定了3只活的云南闭壳龟线粒体COI和ND4的部分序列及His, Ser, Leu tRNA序列片段, 共 1725 个碱基序列. 结合闭壳龟属其他物种序列, 包括之前测定的一只云南闭壳龟标本(MNHN 1907.10)的DNA序列, 进行了分子系统学分析. 与100年前的标本比较, 无论是形态还是分子系统分析结果都显示, 这种新发现的活龟确实是云南闭壳龟. 同时, 我们的结果确证了标本序列的可信性, 揭示云南闭壳龟不是近期杂交形成的, 而是代表了进化上独立的遗传谱系, 且种内仍存在一定的遗传多样性.     

生物界可能存在另一套遗传密码

所有的生命种类共用一套完全相同的遗传密码,这已是现代生物学一个十分明确的概念。但是,近年来,遗传密码这种宇宙式的普遍性,正陆续遭到破坏。尽管早在8年前,就已在线粒体的基因研究中,发现了变异密码子的存在,但当时仅把它们看成是简单的实变而忽略。如果说“线粒体是因其遗传系统小,仅编码有限数目的蛋白,而能忍受这种致命性的突变”的话,那么到今天,细菌、病毒和原生动物等的基因编码中变异密码子的发现,分子生物学家和进化生物学     

一种新的胚胎动物

20世纪70年代末，当发育遗传学家克里斯蒂那·纽斯莱．福尔哈特（ChriaianeNusslein－Volhard）和恩里克·维肖思（EricWieschaus）使上千只果蝇的DNA随机突变，然后筛选出它们子代的胚胎缺陷型时，发育生物学中最令人感兴趣的实验之一便开始进行了。他们为研究一系列曾经是神秘的发育过程中的遗传因素开辟了道路，并因此获得了诺贝尔奖。如今，纽斯莱福尔哈特和他的同事们又做了一次类似实验，这次主要是针对动物界中的脊椎动物。他们以斑马鱼为材料，应用其已有的技术生产出了一种稀奇的新型变异动物——这为未来发育生物学的进展打下…     

数学、物理和生物学中的内随机性

本文探讨了数学、物理和生物学中各种形式的内在随机性。首先,阐述了数学中不含时的数学内随机性(如多解性、非循环性、不定性、任意性、不可判定性等)与含时的数学内随机性(如表现在确定的非线性常微分方程、迭代方程的解对初始条件和参数改变的敏感性上的内随机性)。接着,分析了物理学中宏观混沌、统计涨落、物质波、真空激发、量子起伏等内随机性和相互独立、均匀对称的内随机性。最后,介绍了生物学中的遗传、生灭、更新与进化过程以及生物功能方面的内随机性。     

关子Eigen进化方程的注记

Eigen认为在生命起源的化学进化阶段和生物学进化阶段之间有一个生物大分子的自组织阶段。他提出一组唯象方程来描述这个过程中分子的选择和进化:     

信息生物学的现状与展望

信息生物学的诞生，在很大程度上得益于国际DNA数据库的发展。本文将描述国际DNA数据库的现状及其对信息生物学的贡献。并以谷氨酸合成酶的分子进化为例，论述分子进化学与信息生物学的关系。我们认为信息生物学将与实验生物学相互作用、相互促进，从而对生物学的发展做出巨大贡献。     

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.     

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     

③进化论未能解答的问题

进化论不仅成为生物学家的杨心,还登上了其他学科的舞台.物理学家根据达尔文观点,建立了"宇宙哲学的自然选择论",认为存在"多元宇宙",它是从一个简单的宇宙"进化"成不同的多个宇宙的;计算机科学家借鉴进化的概念和原理,创造出"遗传编程"并广泛应用于寻找复杂问题的最优解答,包括预报天气、优化药物组合等;新兴的进化医学从进化的角度来理解我们对疾病的易感性,以增进我们的健康;进化发育生物学为研究物种变异带来了曙光.     

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。