基因、进化与生理功能多样性2009海内外学术研讨会暨中国生理学会第七届比较生理学会议纪要

由中国生理学会比较生理学专业委员会主办,辽宁师范大学承办的基因、进化与生理功能多样性2009海内外学术研讨会暨中国生理学会第七届比较生理学会议于2009年7月17至20日在美丽的海滨城市大连圆满召开。会议就模式动物和特色动物生理功能的细胞和分子机制、重要生理功能的系统发育、适应和进化机制以及动物行为的遗传、适应和进化机制等比较生理学领域的重点和热点问题进行广泛深入的交流。今年恰逢我国生理学前辈赵以炳先生（1909-1987）诞辰100周年,这次会议还邀请海内外著名学者隆重举行了赵以炳先生纪念学术报告。     

中国旧石器文化的“西方元素”与早期人类文化进化格局

本文回顾和分析中国旧石器研究史上有关"西方元素"即西方旧石器文化标志性技术和工具问题的争论,得出三点结论:1)"西方元素"在中国旧石器文化中是与西方同类技术和工具大体同步出现的客观现象,两者无本质差别;2)和西方一样,中国旧石器的"西方元素"也有重叠与穿时性.这使得旧大陆两侧的旧石器文化连成一体,难分东西;3)基于以上事实,本文作者倾向于认为:迄今已知的旧大陆旧石器文化是过去200多万年间早期人类在进化过程中应对全球气候波动引起的生态环境变迁而反复进行的横贯大陆的双向迁移、交流与融合的结果.     

梦幻鬼鱼化石填补进化空白

3月26日,Nature杂志报道了中国科学家在云南曲靖志留纪地层中发现的一件近乎完整的硬骨鱼标本,发现者——中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱敏研究员领导的早期脊椎动物课题组将其命名为“梦幻鬼鱼”。这是迄今为止全球最古老、保存完整的硬骨鱼及有颌脊推动物化石。也是志留纪唯一保存完不足的有颌类动物化石。     

华东地区家鸭中N1亚型禽流感病毒NA基因的遗传进化分析

为了解华东地区家鸭内禽流感病毒的遗传进化情况,对2002~2006年分离自华东地区家鸭的3种主要N1亚型的禽流感病毒:2株H1N1、10株H3N1和14株H5N1,共26株病毒的NA基因进行了遗传进化分析。结果表明,华东地区家鸭中的N1亚型的禽流感病毒正处于不断进化状态中。14株H5N1禽流感病毒均在NA的茎部缺失20个氨基酸(49~68位),而其他N1亚型的禽流感病毒的NA都未见发生此缺失。H3N1病毒可能与H1N1病毒发生了NA基因的重排,但是目前还没有直接证据表明华东地区家鸭中H5N1禽流感参与了基因重排。     

杂交-渐渗进化理论在转基因逃逸及其环境风险评价和研究中的意义

转基因作物的商品化生产和大规模环境释放, 引起了全球对生物安全问题的广泛关注和争议, 其中转基因通过花粉介导的基因漂移逃逸到非转基因作物及其野生近缘种, 进而带来不同类型的环境风险就是备受争议的生物安全问题之一。有效的生物安全评价和研究能够为转基因作物的安全持久利用保驾护航。按照风险评价的原则, 对于转基因逃逸及其潜在环境风险的评价应包括两个重要步骤: (1)检测转基因向野生近缘种(包括杂草类型)群体逃逸的频率; (2)确定逃逸后的转基因能否通过遗传渐渗在野生近缘种群体中存留和扩散。杂交－渐渗是进化生物学中非常重要的科学命题和普遍的自然现象, 杂交－渐渗的进化理论与转基因逃逸及其潜在环境风险的研究和评价有密切的关系。杂交－渐渗过程往往导致物种形成、适应性进化和自然群体的濒危与灭绝, 这是因为在杂交－渐渗过程中, 不同的机制如遗传同化作用、群体湮没效应以及群体的选择性剔除效应等都会在很大程度上影响群体的进化过程。转基因通过杂交－渐渗进入野生群体, 使这一过程更加复杂化。如果转基因能提高群体的适合度, 则更有利于其渐渗速率, 从而在群体中迅速扩散并带来一定的生态后果。杂交－渐渗的进化理论和思想将有益于指导转基因逃逸及其潜在环境风险的研究和评价。     

遗传密码的新排列和起源探讨

根据DNA核苷酸组分的动态变化规律将遗传密码的传统排列按密码子对GC和嘌呤含量的敏感性进行了重排.新密码表可划分为2个半区（或1/2区）和4个四分区（或1/4区）.就原核生物基因组而言,当GC含量增加时,物种蛋白质组所含的氨基酸倾向于使用GC富集区和嘌呤不敏感半区所编码的氨基酸,它们均使用四重简并密码,对DNA序列的突变具有相对鲁棒性（Robustness）.当GC含量降低时,大多数密码子处于AU富集区和嘌呤敏感半区,这个区域编码的氨基酸具有物理化学性质的多样性.因为当密码子第三位核苷酸（CP3）在嘌呤和嘧啶之间发生转换时,密码子所编码的氨基酸也倾向于发生变化.关于遗传密码的进化存在多种假说,包括凝固事件假说、共进化假说和立体化学假说等,每种假说均试图解释遗传密码所表现出来的某些化学和生物学规律.基于遗传密码的物理化学性质、基因组变异的规律和相关的生物学假说,本研究提出了遗传密码分步进化假说（The Stepwise Evolution Hypothesis for the Genetic Code）.在人们推断的最原始的RNA世界里,原初（Primordial）遗传密码从只能识别嘌呤和嘧啶开始,编码一个或两个简单而功能明确的氨基酸.由于胞嘧啶C的化学不稳定性,最初形成的遗传密码应该仅仅由腺嘌呤A和尿嘧啶U来编码,却可得到一组7个多元化的氨基酸.随着生命复杂性的增加,鸟嘌呤G从主载操作信号的功能中释放出来,再伴随着C的引入,使遗传密码逐步扩展到12,15和20个氨基酸,最终完成全部进化步骤.遗传密码的进化过程同时也伴随以蛋白质为主体的分子机制和细胞过程的进化,包括氨酰tRNA合成酶（AARS）从初始翻译机器上的脱离、DNA作为信息载体而取代RNA以及AARS和tRNA共进化等基本过程.分子机制和细胞过程是生命的基本组成元件,它们不但自己不断地趋于完善,也促使生命体走?     

人乳头瘤病毒58型的系统地理学分析

人乳头瘤病毒58型（HPV58）是具有高度致癌危险性的HPV型别之一,在亚洲和非洲等地呈现出特殊的流行状况．由于全球HPV58数据分布零散,加之一些高发地区（如中国内地）数据缺乏,迄今为止尚未有对世界范围内HPV58地理分布的全面分析．本研究对中国内地妇女宫颈癌组织标本进行了HPV58检测,共获得14条HPV58-E6,L1基因序列．对GenBank收录的自1985年起分离的HPV58序列进行了系统地理学分析．结果表明,在上海、江苏和四川等地检出的HPV58-E6,L1序列均与以往来自中国香港、西安和日本等HPV58亚洲株同源．HPV58毒株可能由非洲西部起源,而中国内地及东南亚地区则在接受“根部”来源的变异株之后,成为毒株播散源“中转站”和新的策源地．HPV58型可能与HPV16,HPV18相同,也是宫颈癌发生和散播的主要HPV型别．     

癫痫相关基因SCN1A启动子区多态性位点的生物信息学分析

SCN1A是多种神经系统疾病的致病基因,该基因的精确表达对于维持神经系统正常功能非常重要.为了认识SCN1A启动子区多态性位点(single nucleotide polymorphisms,SNPs)的保守性及其功能意义,应用生物信息学方法分析了目前已发表位于SCN1A启动子区的11个SNPs,分别命名S1～S11.分析结果表明,S3、S5和S7等位基因频率没有人种差异性,其余SNP等位基因频率均有人种差异性;接近核心启动子的SNPs要比远离核心启动子SNPs的保守程度高,提示靠近核心启动子的SNPs影响SCN1A基因表达的概率可能越大;大部分SNPs祖传等位基因在哺乳动物中是保守的(S3除外),暗示这些SNPs新生等位基因有可能在人类进化过程起到一定的作用:启动子分析软件预测发现,含S2、S4、S8及S9等4个SNPs不同等位基因的同一序列分别存在不同转录因子结合元件,而含S1和S11不同等位基因的同一序列都只能预测到含其中一个等位基因的序列存在转录因子结合元件,这些差异可能是SNPs影响SCN1A表达的重要原因之一.这些分析将为进一步研究SCN1A启动子区SNPs与神经系统疾病的相互关系打下基础.     

以完整细胞为靶子的SELEX技术研究进展

指数富集的配体系统进化（SELEX）是一种从大容量寡核苷酸文库中经反复分离扩增步骤得到针对靶分子的高亲和力、高特异性核酸配基——适配体的体外筛选技术。自1990年以来,SELEX技术得到了迅猛发展,筛选的靶分子已由最初的单一物质发展到完整的动物细胞、细菌病原体等复杂靶子。以完整细胞为靶子的SELEX技术有其独特的技术优势,可以在筛选细胞上特定靶分子未知的情况下进行筛选,为药物筛选、临床诊断、疾病治疗和基础医学研究等带来了新的思路和方法。随着对适配体研究的深入,尤其是纳米材料与其相结合应用,该技术将在肿瘤诊断治疗及微生物检测领域具有更为广泛的应用前景。     

功能歧化分析揭示代谢型谷氨酸受体亚家族VFTM的分化决定位点

目的：研究哺乳动物代谢型谷氨酸受体（mGluR）亚家族捕蝇夹结构模块（VFTM）的系统进化形式,确定其VFTM的功能分化决定位点。方法：通过基于系统进化的功能歧化分析,根据贝叶斯模型计算VFTM的选择性限制位点,推测功能分化决定位点。结果：mGluR亚家族VFTM的祖先通过2次基因复制,在不同的氨基酸位点进行选择性限制,形成3组不同的mGluR亚家族成员。结论：不同功能分化决定位点的选择性功能歧化塑造了mGluR亚家族VFTM的结构与功能,为进一步研究mGluR亚家族的激活机制奠定了基础。