试论基因重排在生物进化中的作用

近年来,一些学者对新达尔文主义提出了不同的看法。他们从不同侧面对达尔文的渐变论进行了攻击。考古生物学家根据化石的不连续性,提出了间断平衡论,认为进化是量子性的,是在长期的平衡不变之后,有一个突进。日本的木村资生根据数学推算,认为进化是中性突变随机漂移的结果。英国著名哲学家玻泊,从哲学观点出发,提出了生物主动进化的观点,指出由于达尔文主义视进化为生物被动地接受自然选择的结果,因此为决定论者。Peruty研究了驼羊血红蛋白的变化,给主动进化论提供了某些分子生物学的依据。美国Dover提出了分子驱动进化模型,认为进化是由于内部动力,突变产生的遗传变化可经DNA翻转的内部机制扩散。     

关于华北第四纪哺乳动物群的突变和气候突变的相关性问题

在晚新生代哺乳动物的进化史上曾发生过多次进化事件,即生物界的突变。它们总是出现在寒冷期的末尾。当时气候演变有如下规律:从温暖期向寒冷期过渡时,气候变迁呈渐变形式;而从寒冷期向温暖期过渡时,则呈突变形式。然而在不同的寒冷期的末尾,气候突变的程度是不同的。故只是在影响较大的寒冷期的末尾,才出现生物的进化事件,或生物界的突变现象。两者的突变具有相关性。     

生物多样性正在衰减

种的灭绝已经成为进化过程中经常性的自然现象,根据化石记载,生命大约起源于40亿年前以细菌和蓝绿藻形式出现。在以后的30亿年或更长时间内,进化缓慢,接着便经历了一个多样性的激变。在这段演化过程中产生了重要的生物类群。经过初期的迅速增殖后,新种的演变几乎是与老种的消亡竞争而形成的。一个种的平均延续期大约是500万年,所以全部物种的演化序列已经变化了无数次。物种消亡的发生是不平衡的,从现在已知的许多事件看,有的是大量消亡的物种约占现存生物种的一半,有的则是一些较小的物种在相对稳定时期     

现代人起源问题的新争论

现代人在分类学上称为晚期智人。他们是怎样起源的?长期来有两种理论,一种叫直接演化说(Direct evolution hypothesis)或系统说,也叫多地区起源说。这种理论认为现代人是由当地的早期智人以至猿人演化而来的,各人种在很久以前即已分歧,各自平行发展,演化成现代人,但长时期来互相有基因的交流。例如欧洲的白种人是由当地的尼安德特人逐渐演变来的;亚洲的黄种人是由当地的早期智人和猿人演变来的。另一种理论叫入侵论(Invasion hypothesis),也叫迁徙说或代替说,这种理论认为欧洲是典型尼人的家乡, 而解剖结构上的现代人是在欧洲以外地区演化出来, 然后侵人欧洲的尼人区域, 消灭了土著的尼人而形成的;侵人亚洲的也一样, 形成现代的黄种人。这种单一地区起源说过去一般认为亚洲西部是现代人最早形成的地区, 近年来有人提出非洲南部才是现代人最早形成的地区, 然后迁徙到世界各地。     

南海北部渐新世钙质超微化石楔石属定量形态变化与演化关系研究

钙质超微化石楔石属的三个分子:Sphenolithus predistentus,Sphenolithus distentus,Sphenolithus ciperoensis是渐新世生物地层重要的化石带标志分子。这三个物种属于该属渐新世的一个演化序列,该演化序列早期的S.predistentus-S.distentus和晚期的S.distentus-S.ciperoensis两对物种之间存在形态过渡类型,使得难以准确鉴定,导致渐新世生物地层划分一些问题。此外,对这三个物种演化的关系是渐进式或是间断平衡式也有不同看法。为进一步了解这三个物种形态演化特征并探讨它们的演化关系,我们选择南海北部ODP 1148站位及IODP U1435站位的渐新世沉积物样品,针对这三个物种个体的形态特征展开定量形态研究。使用奥林巴斯光学显微镜对两个站位19个样品里1 171个楔石个体进行六个形态参数度量,包括了个体总高、顶刺高、基座高、基座宽、基座夹角及消光线夹角。统计结果显示,S.predistentus-S.distentus-S.ciperoensis演化序列中,这三个种的六个形态学参数变化范围边缘相互叠复,缺乏可确切划分界限。三个种个体基座高与基座宽之比依三者的演化次序呈现逐渐增大的渐变关系。以上证据表明S.predistentus-S.distentus-S.ciperoensis为渐进式演化。     

遗传负荷理论的一种普适框架

遗传负荷表示种群由于遗传变异能力的存在而在平均适宜度上的损失,定量讨论各种遗传负荷,对研究现实发生水平上的物种进化具有重要意义,以往的遗传负荷理论从种群平衡出发,探讨现实发生水平上的物种进化,可是,进化是种群平衡的位移;这便构成了理论与现实之间的矛盾,为拓展以往的遗传负荷理论,给出了一个描述各种遗传负荷的普适理论框架,利用这个理论框架既能探讨平衡种群的遗传负荷,又能模写非平衡种群的遗传负荷及其变化,从而克服了以往的遗传负荷理论不能描述非平衡种群和不时与生物进化现实相悖的不足之处,为研究物种的进化提供了一种可靠的模拟方法。     

人类活动对生物多样性的负面影响

生物多样性是指地球上所有生物种类及其功能关系的总和。它包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。生物多样性具有多方面的价值。 1)存在价值强调生物体的“活着”就是一种价值表现 ,生物个体的活着并不只是为了自己 ,同时也在为其它物种提供食物来源。2 )选择价值是指生物多样性具有一种潜在的进化优势 ,当自然选择的进化驱力偏向某一方向时 ,必然能够找出适宜这种进化驱力的个体 ,即“选择”出某种生物体完成自然进化。3)维持价值强调自然界的每一个物种都在为生态系统的稳定和平衡起着维持作用。某一物种的灭绝往往导致食物链断裂…     

从天择到人择:在华莱士的肩膀上看地球的未来

1858年7月,华莱士与达尔文联署发表了演化论,但生物学家提到华莱士,总是想到“华莱士线”。演化论就像是生物学的曙光,“唯独依据演化论才能理解生物学”。演化的路径建立在基因上,“自然选择”(naturalselection;本文简称之为“天择”)决定哪些类型的基因组可以持续行进在演化的路上。地球上环境的差异是促成物种形成的条件之一,在诠释演化论上,华莱士主张地理隔离与地质大灾变是变种与新物种形成的两大压力,他的动物地理区之分布的看法,在诠释物种在天择演化上更具说服力。然而,人类活动已大幅改变环境,许多物种因人类活动而灭绝。并且,“人择”(anthropogenic selection)对生命演化已产生作用力。在人择压力下,有些物种出现了另一途径的演化方向。生命的天择过程已经有37亿年的历史,而人类世(Anthropocene)的到来开启了一个新地质时代。当自然环境在人类的干预下发生非自然的变化时,天择是否还能唯一主导生命的演化?还是人择也参与生命的演化?如果人类把地球上生命的演化方向掌握在手里,生物多样性与生态系统的可持续性与服务会变成什么模样?结合华莱士提出的天择演化理论,在人类世,...     

基因组学技术在生物多样性保护研究中的应用

在分子生物学、细胞生物学、微生物学、遗传学等学科的推动下, 生物多样性研究从仅关注宏观表型的博物学, 迅速演化为涵盖生态系统、物种和遗传多样性等多个维度的综合性生命科学。组学技术, 尤其是DNA测序技术的更新和发展, 使获取DNA序列所需的成本大幅下降, 促进了近年来其在生物多样性研究中取得的一系列令人瞩目成就。本文将从物种水平的遗传多样性和群落水平的物种多样性两个层面总结和介绍与DNA相关的组学技术在生物多样性研究中的一些创新和应用。其中, 物种水平主要是总结单一个体的基因组和单物种多个体在时空多个维度上的群体遗传研究; 而群落水平的物种多样性层面主要总结现有的分子鉴定技术(metabarcoding, eDNA, iDNA等), 以及上述新技术在群落多样性评估、旗舰保护物种监测以及物种间相互作用关系等研究中的应用。     

“扁形动物”备课要点的管见——兼论动物学教学改革

扁形动物在动物学的教学中具有重要的地位。扁形动物的出现标志着动物界的演化发展,由水生向陆生、由固着或漂浮生活向自由爬行生活过渡,并相应在形态演化上出现了一系列的发展水平上的关键性的变化,因此本章教学内容也具有承前启后的重要意义。教学的重点是:通过涡虫作为代表动物,阐明这一类群动物在形态构造上的共性和系统演化的等级水平;通过绦虫和吸虫等实例,以反映适应寄生生活演变的特性。扁形动物适应性的多样化又为它进一步演化提供了新的基础,因此要在全章内强调它在动物界系统发育中这个关键性的发展阶段。     

物种演化对人类活动作用下不同性质栖息地毁坏的响应

栖息地毁坏是物种多样性减少的首要因素之一, 因此研究物种演化对栖息地毁坏的响应是非常必要的。而栖息地的毁坏又有瞬间毁坏和持续毁坏两种, 以往对栖息地毁坏的研究集中在瞬间毁坏上, 而该文则是通过N_物种 竞争共存模型分析对比了物种演化对栖息地瞬间毁坏和持续毁坏的响应特征。研究发现 :不同性质的栖息地毁坏都会导致物种强弱关系的变化, 并非如通常所认为的强物种将免于遭受物种灭绝的威胁, 也不是强物种首先灭绝, 而是因集合种群结构的不同而异。在热带雨林群落, 瞬间毁坏下物种演化一般经历了强迫适应和恢复上升阶段, 而持续毁坏下物种得不到恢复, 只能持续衰退, 在较长一段时间内持续毁坏比瞬间毁坏更有利于物种的续存 ;而在温带森林群落, 瞬间毁坏下物种演化一般经历强迫适应, 恢复上升和准周期振荡, 最后平衡, 而持续毁坏下物种只能持续衰退, 出现了在栖息地持续毁坏率小于瞬间毁坏率时, 物种的栖息地占有率却小于瞬间毁坏时的占有率。     

基于栖息地恢复对群落不同种群演化影响的模拟

通过建立基于栖息地恢复的多种群演化动力学模式,模拟了不同群落结构的不同物种种群的演化特点。模拟结果发现了两类灭绝机制,揭示了(1)小规模栖息地的恢复对群落中的弱小物种的影响是非常有限的,不会给弱小物种种群带来灭绝风险。大幅度的栖息地增加几乎使所有的物种种群都在最初数百年中内都有出现一定的增加,特别是竞争能力最强的物种,其幅度的增加最为显著,但次最强的物种种群可能会在千年左右灭绝。群落内幸存的种群将经历3个阶段迅速壮大(增加)阶段震荡阶段稳定阶段;(2)存在着协同现象,栖息地减少所导致种群的协同演化规律与栖息地恢复所导致的种群的演化规律两者之间既有共同点,又有不同点。毁坏是一种破坏,大规模的栖息地的恢复对已适应于破坏后新环境的某些物种也可能是一种威胁,这类似于生态入侵的初始阶段。     

论物种与物种的形成过程

达尔文对于物种发展渐进的没有飞跃的理解的错误是不可讳言的。他的这些观点,非常清楚地表现在他的巨著“物种起源”一书中,他写道:“自然界里没有飞跃。”(周建人等译“物种起源”第二分册223页)。又写道:“我认为物种这个名词是为了便利而任意加于一群互相密切类似的个体的,它和变种这个名词本质上并没有区别,变种是指区别较少而徬徨     

第10届国际生物奥林匹克竞赛(1999)理论试题(七)

(续 2 0 0 0年第 35卷第 11期第 4 3页 )生态学97　一个学生估算一块木头下面鼠妇的种群数量。她捉了 4 0个鼠妇 ,将它们标记后放回 ,并与该种群中的其他个体混合在一起。 2 4 h后 ,她又捉了 4 0只鼠妇 ,在新捉的鼠妇中 ,只有 16只是有标记的。假定在 2 4 h内 ,鼠妇无死亡 ,没有受伤害 ,无迁入与迁出。估算鼠妇的种群数量。你估算的鼠妇的种群数量是。98　根据海岛生物地学的平衡理论 ,一个海岛上物种的数量是由灭绝物种的频率和开拓物种的频率间的平衡来决定的。该理论指出 ,海岛的面积越大 ,物种灭绝的可能越小。该理论还指出 ,海岛离大陆…     

果蝇的同源异型突变及其遗传背景

<正> 同源异形突变(homeotic mutations或homoeotic mutations)是指生物体一种结构转变为另一种结构的突变。而突变所产生的个体叫同源异形突变型或同源异形突变体(homeo-tic mutants)。这种现象在动植物中均有报道;昆虫纲中,除果蝇外,还见于蚊、家蝇、蚕、     

分子进化的概念、理论和方法

严格地说,“分子进化”有两层含意。一层含意是 指生命起源时期的化学进化,即有机分子由简单向复 杂的演变〔们;另一层含意是指生物进化过程中,构成生 物体的大分子,如蛋白质、核酸的演变。由于分子生物 学研究的迅速进展,已经搞清了许多生物大分子的一 级结构。从某些同源蛋白质（或核酸）的比较中,人们发 现,不同生物之间,同源蛋白质（或核酸）结构上的差异 各不相同,亲缘关系近的差异较小,反之则差异较大, 即这些生物大分子象生物的表型一样,能反映物种间 的亲缘关系,体现物种的演化过程。现在,当提及分子 进化时,一般都是指后一层意思。     

物种共存理论研究进展

群落内的多物种如何共存是群落生态学的核心研究内容之一。经典的物种共存理论强调物种之间的生态位分化,注重具体共存机制的研究。这种以具体共存机制为研究对象的方法一定程度上促进了当代物种共存理论框架的形成。在当代物种共存理论框架下,物种间的差异被划分为两类综合性的抽象差异——生态位差异和平均适合度差异,前者促进物种共存,对应稳定化机制;后者导致竞争排除,对应均等化机制。本文在简要回顾经典物种共存理论的基础上,介绍了当代物种共存理论的框架(包括理论的形成和定义)、基于该理论的部分实验验证工作及其在一些重要生态学问题中的应用。当代物种共存理论不仅揭示了群落内物种是如何共存的这一基本理论问题,更重要的是在全球变化的背景下该理论对生物多样性的保护和管理具有重要的应用价值。期望本文的介绍有助于国内生态学和生物多样性工作者了解当代物种共存理论,并将其应用于群落构建和生物多样性维持机制等方面的研究。     

扇穗茅属两个代表种的广义形态特征及其系统关系

通过扇穗茅属两个物种40个代表居群馆藏腊叶标本的查阅、观测及叶表皮微形态特征的综合研究显示:(1)扇穗茅具有短根状茎,圆锥花序,每小穗含6~8小花;寡穗茅无根状茎,总状花序,每小穗含3~6的小花。显然,两者隶属于不同的类群,是典型的种间关系;扇穗茅具有较原始的外部形态特征,而寡穗茅则有较高级的外部形态特征。(2)扇穗茅属两物种的叶表皮皆由长细胞、短细胞、气孔器细胞组成;同时,两物种在长细胞的长度与宽度,气孔器体积大小与分布及副卫细胞的形状,短细胞的丰缺与着生形式等性状上存在明显差异。(3)根据叶表皮性状的特征和演化趋势,对物种间系统位置和演化关系的分析表明,它们具有明显的种间间断,并且扇穗茅较原始,寡穗茅较进化,寡穗茅极有可能是由较低级的扇穗茅演化而来。这一系统进化关系与利用外部形态特征所获得的结论基本一致。     

在灭绝动物名单中,“麋鹿,1900年灭绝”。眼下不是有大群的活生生的麋鹿吗,怎么说已经灭绝了呢?

问：在灭绝动物名单中,“麋鹿,１９００年灭绝”。眼下不是有大群的活生生的麋鹿吗,怎么说已经灭绝了呢？答：为了回答这个问题,有必要把灭绝之含义解释一下。灭绝（Ｅｘｔｉｎｃｔ）是指当今世界任何地方都没有该种的成员存在时,就认定是灭绝即绝种。根据“世界自然保护联盟”（ＩＵＣＮ）的物种等级标准：灭绝（ＥＸ）指在过去的５０年中未在野外找到的物种,如渡渡鸟。野生灭绝（ＥＷ）指某物种的个体仅被笼养或在人们控制下存活,就可认为是野生灭绝。如麋鹿,自古在华夏大地广有分布,北京南苑不仅是麋鹿这个物种的科学命名地（１…     

中国蜘蛛物种多样性分析

基于2011年1月更新的世界蜘蛛名录第11．5版,本文对中国蜘蛛的物种多样性进行了统计和分析：（1）目前中国共记述蜘蛛67科670属3667种,种数占世界蜘蛛的8．72％,仍有许多物种尚待发现;（2）目前中国特有蜘蛛物种共计2376种,占中国蜘蛛种数的64．79％、世界蜘蛛种数（42055种）的5．65％,表明中国蜘蛛特有物种极为丰富,为中国生物多样性的保护、环境及气候的历史演变和蜘蛛的系统演化研究起到重要作用;（3）已知蜘蛛物种数最多的省份为云南（728种,占19．85％）、湖南（612种,占16．69％）、四川（454种,占12．38％）等,一定程度上表明上述各省生物多样性丰富,但这一结果也与各地蜘蛛多样性研究不均衡有关。蜘蛛各科名录及统计数据可参见“中国蜘蛛特有物种网”。