二叠纪-三叠纪之交地球表层系统的多幕式变化:分子地球生物学记录

以浙江长兴煤山二叠系一三叠系界线剖面为重点,总结了近年来在分子和同位素方面的重要进展.2-甲基藿烷指数反映了蓝细菌繁盛集中在二叠系-三叠系界线附近约1Ma的时间内,对应于第26-37层,并主要以两幕形式出现.第一幕在第26层,第二幕在第29-37层(由多个峰值组成).海洋有孔虫、腕足类和牙形石等动物的灭绝也主要表现为两幕,分别对应于煤山剖面第25层和第28层.碳酸盐碳同位素出现两幕负偏,分别对应于第24-26层和第29-37层,可以在特提斯海域进行对比.绿硫细菌分子标志化合物指示的海水透光层富H<,2>S事件集中在两个层位,分别出现在第21-24层(由多个峰值组成)和第11-14层,但第一幕(第11-14层)距离动物大规模灭绝时间约1Ma之久.陆地生态系统的崩溃和陆地风化作用的加强也主要表现为双幕式.二叠纪-三叠纪之交生物危机和环境变化均以幕式表现出来,特别是双幕式,反映了当时地球表层系统的变化表现出两个重要特征,即不稳定性和长期性.值得注意的是,奥陶纪一志留纪之交、晚泥盆世弗拉期-法门期之交、二叠纪-三叠纪之交、三叠纪-侏罗纪之交这4次生物大灭绝均表现出双幕式特点,是生物对同一地内事件两种不同状态(如海平面变化中的海退和海进,气候变化中的变暖和变冷等)或者多种地内事件的综合响应,可能是地内事件导致生物危机的一个共同特征,从而区别于地外事件引起的单幕式生物灭绝.     

古代DNA研究实验技术

现代分子生物技术的发展,使从古代样品中获取微量DNA成为现实。在过去的十多年里,古DNA研究取得了重大进展,但实验方案还需要加以改进,其结果的分析与推论也需要多方面的验证。本综述着重介绍了古DNA研究的实验技术及可靠性分析。 Experimental Techniques for Ancient DNA Research YANG Shu-juan1,LAI Xu-long1,2,TANG Xian-hua1,SHENG Gui-lian1,2 1.Faculty of Earth Sciences,China University of Geosciences,Wuhan,430074,China; 2.Institute of Life Sciences,China University of Geosciences,Wuhan,430074,China Abstract:The development of modern molecular biological techniques makes it possible to study minimum DNA from ancient materials.During past decade,a lot of significant achievements on ancient DNA research have been made in many fields especially in molecular evolutionary biology.The nature of degradation and contamination of ancient DNA from ancient biological materials pose a dominating problem in ancient DNA research.Therefore,the experiments should be modified based on the modern molecular techniques and more factors should be considered when the results are analyzed.In this paper,authors review the general experimental protocols on sampling,extraction and amplification as well as authenticity of ancient DNA. Key words：ancient DNA;authenticity;ancient DNA techniques     

分子人类学与现代人的起源*

1953年Watson & Crick 对于DNA双螺旋结构模型的提出及对其遗传机理的解释,标志着现代分子生物学的诞生。其后短短50年的时间里,分子生物学在各个学科之间广泛渗透,相互促进,不断深入和发展。在以研究人类的起源和进化为首要任务的人类学领域,由于现代分子生物学理论和方法的应用,诞生了分子人类学这一全新的结合型分支学科,为人类学的发展提供了科学可信的研究方法和具发展前景的研究方向。系统地介绍了分子人类学的发展历史、研究方法及原理;另外,结合分子人类学在古人类学研究中的应用,讨论了关于现代人起源的“非洲起源说”和“多地区连续演化说”。Abstract: Since Watson & Crick put forward the double-helix model of DNA structure and hereditary mechanism in 1953, it is generally accepted that this event marks the birth of modern molecular biology. This new field of biology has experienced a flourishing development in the past 50 years. On one hand, the development of molecular biology has been deeply influencing many relative fields; on the other hand, its own proceeding pace has been accelerated by the reaction from the other fields. Anthropology is one of the fields most deeply impacted by the theory and method of molecular biology. Most importantly, molecular anthropology was born as a result of combination of molecular biology, anthropology as well as paleoanthropology. This new branch provides reliable method and vital direction for paleoanthropology. This paper systematically reviews the history, principle and method of molecular anthropology. Two hypotheses on the origin of modern human, which include “out-of-African theory” and “theory of multiregional evolution” are also discussed for the purpose of showing how molecular anthropology is applied in paleoanthropology.     

中国栽培稻的起源与演化

中国栽培稻起源地主要有4种假说:华南起源说、云南起源说、长江中下游说和长江中游-淮河上游说。对其进行了简要概括,并进行评述:目前没有一种假说能完全符合水稻起源的4个条件,此外有些学者提出水稻的多起源中心;从分子生物学角度综述了栽培稻籼粳分化研究进展,主要有两个起源说:一源论和二次(或多次)起源论,大量研究支持籼稻和粳稻多起源论;从古DNA、水稻落粒性与驯化、植硅石等方面探讨栽培稻起源演化的研究方法。旨在能为水稻的起源演化研究提供有价值的参考。     

广西地区野猪化石古DNA及猪的驯化初探

猪的起源驯化一直是人们关注的问题,古DNA技术可为家猪起源驯化研究提供历史分子证据。为探讨广西地区更新世晚期野猪与当地家猪的关系,我们收集了广西壮族自治区晚更新世三个不同地点的30个猪科动物化石样品,测定了这些样品的线粒体DNA细胞色素b基因的核苷酸序列。结合现代不同品种家猪和野猪DNA同源序列信息,构建Network网络结构图,进一步证实了家猪多地起源学说。研究显示广西古代野猪与现存欧洲猪的基因型最为接近,属于欧洲单倍型H1,从而推测其对该地区现代家猪的遗传贡献可能较低,对考古形态学研究中关于广西地区家猪独立起源的推测提出了质疑。     

全球界线层型华南浙江长兴煤山剖面牙形石序列研究进展

华南浙江长兴煤山剖面是全球两个金钉子点位(全球二叠系一三叠系界线层型及点和全球吴家坪阶一长兴阶界线层型及点)定位的GSSP剖面.煤山剖面上二叠统一下三叠统自下向上依次为龙潭组顶部、长兴组、殷坑组、和龙山组及南陵湖组下部.文中综合近30年来国内外学者对煤山剖面牙形石研究成果,将该削面晚二叠世一早三叠世牙形石序列自下而上归纳为13个牙形石带,分别为:1)Neogondolella orientalis-Neogondolella longi-cuspidata带(龙潭组顶部一长兴组底部:第1层-4a-1层);2)Neogondolella wangi带(长兴组下部:第4a-2层-10层),其首现点标定了国际长兴阶底界金钉子点位;3)Neogondolella changxingensis-Neogondolella deflecta带(长兴组上部:第11层-23层);4)Neogondolella yini-N.zhangi带(长兴组顶部:P/T界线层第24层);5)Neogondolella meishanensis带(殷坑组底部:P/T界线层第25层);6)Hindeodus changxingensis带(殷坑组底部:P/T界线层第26层);7)N.taylorae带(殷坑组底部:P/T界线层第27a层-27b层);8)Hindeodus parvus 带(殷坑组底部:P/T界线层第27c层),其首现点标定了国际三叠系底界金钉子点位;9)Isarcicella staeschei带(殷坑组底部:P/T界线层第27d层-29a层);10)Isarcicella isarcica带(殷坑组下部一中部:第29b层-51层);11)Neogondolellatulongensis-Neogondolella planata带(殷坑组上部一和龙山组下部:第52层-72层);12)Neo-spathodus kummeli带(和龙山组中部:第73层-92层);13)Neospathodus cristagalli-Neospathodus dieneri带(和龙山组上部一南陵湖组下部:第93层-111层).同时,为了提高全球不同地区二叠系-三叠系界线牙形石对比精度,文中也讨论并修改了该剖面二叠纪-三叠纪之交hindeollid型与gondolellid型平行的牙形石带.     

利用DNA序列构建系统树的方法介绍

利用DNA序列进行系统发生分析是分子进化研究的必要手段。构建系统树的方法有距离法、简约法、最大似然法以及贝叶斯推断法等。要解决特定的系统发生问题,首先要挑选合理的分类群及序列,尽量减少数据的偏倚,然后选择构树方法,最后还要对结果进行评价并给出进化学上的解释。本文讨论了挑选数据的原则及存在的问题,介绍了几种构树方法的基本原理及步骤,并列举了它们的优缺点。Abstract: Construction of phylogenetic trees is a key means in molecular evolutionary studies. The methods of constructing phylogenetic trees include the distance-based methods, parsimony, maximum likelihood, and Bayesian inference methods. To resolve a special problem about phylogeny, several notices are necessary: first, to select the reasonable data at less bias as possible; second, to choose the proper method to reconstruct phylogenetic tree; third, to evaluate the conclusions and explain them on the field of evolution. The present paper provides a brief introduction of the principles of data selection and tree-construction methods, and discusses about their advantage and disadvantage points.     

中国东北第四纪晚期哺乳动物化石样品的古DNA损伤分析

二代测序技术的进步推动了古DNA研究的发展,古DNA研究在人类起源、动物演化等领域已经做出突出贡献。如何针对特定地点的古DNA样品特征,有效提取挖掘其中蕴含的古生物遗传信息,是发挥古代生物样品在诸多研究领域重要作用的前提。本研究将DNA损伤的两个主要指标(末端碱基替换率、平均片段长度)与样品的埋藏时间、所属地质时期、样品材料类型和建库方法相联系,分析不同因素对古DNA损伤的影响。结果表明:中国东北古脊椎动物样品中的古DNA分子的末端碱基替换率与埋藏点的含水量、样品埋藏时间呈正相关;不同地质时期的样品之间古DNA末端碱基替换率有显著差异;不同样品材料类型对于古DNA的末端碱基替换率未见明显影响;样品古DNA的平均片段长度与以上所研究的因素均无明显关系。研究结果为探明中国东北古脊椎动物样品的古DNA特征提供了分子依据,为有效选取不同地区的古脊椎动物样品及样品发掘后的合理保存提供了借鉴和参考。     

一种从大熊猫粪便中提取DNA的改进方法

本研究描述一个改进的方法，使从大熊猫粪便中提取DNA用于PCR扩增变得更加容易。在粪便DNA的提取过程中采用一个新的预处理方法，将粪便用预冷的丙酮洗2～3次，除去粪便中含有的大量PCR抑制物，然后用蛋白酶K裂解、酚氯仿抽提，能提取到纯度很高的DNA供PCR扩增。本实验PCR扩增了大熊猫脑源性神经营养因子(BDNF)基因和线粒体细胞色素6基因片段，并进行测序分析，证实了提取的可靠性。对比本方法和未经丙酮预处理的方法提取的DNA进行PCR扩增，前者的扩增结果明显优于后者。