脊椎动物的进化

在動物界的分類上,脊椎動物是脊索動物中的一個亞門。除了我們日常所熟知的魚、青蛙、烏龜、蛇等各種爬行動物、鳥類和一般的哺乳類之外,脊椎動物中還包括我們人類在內(圖1)。這些脊椎動物進化的歷史,也就是我們人類進化的歷史。所以我們對這方面知識的正確了解,是具有特殊意義和價值的。     

脊椎动物的进化

脊椎动物是脊索动物门中的一个亚门,它构造进步、种类繁多(化石的和现生的),各大类间的进化关系比较清楚,且最后进化出我们人类自己,因而被人们所重视,并乐于了解它们的进化历程。脊索动物无疑是从无脊椎动物进化来的。但到底哪一类无脊椎动物是脊索动物的祖先?各说不一,几乎各大类无脊椎动物均被考虑过,终无定论。目前比较占优势的一种说法认为棘     

脊椎动物血浆蛋白质的进化

分子生物学的迅猛发展,使我们有可能从分子水平来探讨生物进化这一经典命题。分子进化遂成为进化生物学中的一个新的研究领域。脊椎动物血浆中有数百种蛋白质,依据其一级结构的类似性可划分为仅仅几个家族。蛋白质的进化主要涉及到基因复制(包括加倍)和外显子改组。对不同种属同一种蛋白质的氨基酸排列顺序的比较,可以给出一些有关蛋白质进化的知识。这方面业已取得的成就极大地推进了进化生物学的发展。     

脊椎动物基因组进化原因的争论

脊椎动物基因组进化原因的争论马德如（南开大学生命科学学院分子生物学研究所,天津３０００７１）关键词基因组进化７０年代以来,Ｂｅｒｎａｒｄｉ等发现在温血脊椎动物（鸟类和哺乳类）与冷血脊椎动物（鱼类、两栖类、爬行类）间基因组的结构特点有明显不同。温血脊椎...     

脊椎动物线粒体DNA的进化遗传学

近年来,在分子进化遗传学研究中又产生出一个新的生长点,这就是线粒体DNA(mtDNA)的进化遗传学研究。因为mtDNA结构简单,与拥有4×10~8到4×10~(11)个碱基对的多细胞动物的核基因组相比,比其最小者小25000倍;在不同物种间,mtDNA上的基因成分相对稳定,很少受到序列重排的影响;另一方面,mtDNA又具有广泛的种内和种间多态性,且为母性遗传,在亲缘关系相近的物种间其进化速度比核基因快,因而它为从分子水平上研究种群遗传学和进化遗传学提供了理想的研究对象。     

《脊椎动物的进化》简介

地质出版社最近新出版的《脊椎动物的进化》(美国科尔伯特著,周明镇等译),近年在国外出版以来比较受到读者欢迎。作者根据化石资料,追溯了全世界五亿年来脊椎动物和人类起源、进化的历史。内容丰富而又简明扼要,文字浅显,插图生动。书中也存在一些缺点和错误,译者作了些评注。总的     

血红蛋白与脊椎动物高海拔适应进化

高海拔环境是研究脊椎动物对极端环境适应进化过程的典型范例之一.血红蛋白在脊椎动物呼吸和氧化能量代谢中的核心作用决定了其无论在进化生物学还是高原医学研究领域都有着极其重要的意义.然而,如果不清楚研究对象的系统进化地位和机体本身的适应进化特点,就无法对各个水平的适应进化机制作出全面诠释.因此,对脊椎动物的低氧适应进化研究首先从机体生理需求的差异出发.此外,血红蛋白的功能适应性还表现在物种或种群间的空间分布差异导致不同程度的低氧需求.因此,本文从个体和系统发育水平评述了血红蛋白的分子进化及功能适应研究,深入比较了长期定居和短期移居物种间的适应机制区别,系统分析了鸟类及其他脊椎动物适应高海拔低氧环境的趋同和趋异进化特征.最后通过评价不同研究方法的优缺点,结合功能蛋白和物种进化相似的分子遗传规律,为未来高海拔低氧适应进化及高原医学研究提出一些新的思考.总之,本文支持功能验证在适应性进化相关基因研究中的必要性,强调整合分子、细胞和系统水平确定研究方案的重要性,以及系统发育背景和种群进化历史在研究对象选择中的重要意义.     

脊椎动物FoxO基因亚族的进化

本研究以脊椎动物FoxO作为研究对象,选取NCBI上公布的多个FoxO基因编码蛋白的核苷酸序列,重点分析Fox O蛋白质结构和功能的相似性与差异性,重建FoxO基因的系统发育树并进行选择压力分析,对FoxO基因亚族的起源和进化进行研究分析。结果显示:脊椎动物FoxO蛋白间Forhead结构域十分保守但核定位信号区结构差异较明显,尤其是FoxO6蛋白,并且多个磷酸化位点在哺乳动物FoxO6中缺失,削弱核输出信号,但在斑马鱼和原鸡的FoxO6中未缺失这些位点,推测其胞质定位调控作用仍十分重要。FoxO3中多个磷酸化位点可能与寿命延长作用相关。系统发育树表明FoxO1是FoxO基因的祖先基因,不同FoxO基因进化速率不同。选择压力分析结果显示FoxO基因过程每个位点经历不同的选择压,并且获得25个正选择位点,这些正选择位点可能对FoxO不同基因的形成和新功能的产生中具有十分重要的作用。     

脊椎动物潜穴化石研究简介

潜穴是动物为了居住、寻找食物、寻求保护或繁殖后代等活动在沉积物中挖掘留下的洞穴或通道系统。脊椎动物的各纲中（包括鱼形动物和鸟纲）几乎都有一些适应潜穴生活的种类。哺乳纲中的啮齿类是现生陆生脊椎动物中适应掘土潜穴生活的最主要类群,仅在中国现生的７０属２１０种啮齿类动物中就有近４０属９０余种有掘土潜穴的习性（黄文几等,１９９５）。 脊椎动物的潜穴化石研究对于了解古代动物的潜穴行为和生活习性具有重要意义,因为我们不可能像研究现生动物一样,通过生态观察获得古代动物的相关知识。而脊椎动物化石的比较解剖学及形…     

重力与脊椎动物形态结构的进化

脊椎动物从鱼类开始,经过两栖类、爬行类、鸟类直到哺乳类,在进化过程中要经过一个生活环境的大改变,从水生环境到陆生环境;因而其自身也就出现一个形态结构的变化,从不具备承受重力的形态结构到具备承受重力的形态结构。地球对于地球表面的任何物体都有一个引力,这个引力就是重力。生物就是在重力的持续作用下进化的,因此,脊椎动物形态结构的进化是抗拒和适应重力的结果。     

脊椎动物中微小RNA进化模式研究

微小RNA（microRNA,miRNA）是一类长度约为22个核苷酸的内源性非编码RNA．它们在植物、多细胞动物和病毒的基因组中广泛存在并起着重要的调控作用．到目前为止,人们对于这类重要调控因子的进化特性还知之甚少．大多数的miRNA被认为在进化上是高度保守的,但近期随着大量相对不保守的miRNA被相继发现并报道,人们发现在进化过程中不断有新的miRNA产生．在本文中通过研究一个微小RNA超家族,分析了miRNA在脊椎动物中的进化特性．发现新产生的miRNA在其出现后的一段时期内会经历一个近似中性进化的过程,在序列上快速演变,随后逐渐固定下来,并在进化上趋于保守．同时观察到miRNA有系特异性（1ineage—specific）的大规模复制现象,以及miRNA在串连复制后,同源的miRNA前体可能会选择其发卡环不同臂上的序列作为成熟体,从而大大增加了miRNA新功能产生的可能性．这些观察表明,miRNA这一类重要的调控因子在进化过程中是十分活跃的。     

脊椎动物酪氨酸激酶基因家族差异进化研究

酪氨酸激酶(PTKs)基因家族是后生动物信号网络的核心组分,在细胞通讯、细胞粘附、细胞增殖和分化过程中起着关键作用,与人类许多疾病的发展密切相关。根据结构的不同,PTKs可分为两类:胞质型酪氨酸激酶(CTKs)和受体型酪氨酸激酶(RTKs)。通过多角度进化分析,我们发现在脊椎动物进化过程中RTKs比CTKs经历了纯化选择压力的放松,拥有更复杂的谱系,发生了更显著的规模扩张和成员基因间的功能分化,组织表达分化更明显,催化更特异的底物发生磷酸化,参与更特异的细胞生化过程和作用通路,这些共同说明RTKs比CTKs功能上更加特化。我们推测RTKs和CTKs倍增后的差异进化和它们不同的亚细胞定位有关:CTKs位于胞质中,受到细胞内严格稳态环境更强烈的纯化选择,进化保守;而RTKs结合在膜上,细胞外基质中生长因子变化的浓度梯度、多样化的分泌型配体分子等因素可能提供选择优势,驱动RTKs发生微弱的加速进化和更显著的功能分化以适应脊椎动物体细胞胞外环境中的小幅变化。     

评《脊椎动物进化的主型》

“脊椎动物进化的主型”(Major Patterns inVertebrate Evolution)—Hecht,M.K.,C.Goodyand B.M,Hecht编,ix+9084页。Plenum出版社(纽约,伦敦),1977年出版。本书为Nato高级研究所“集刊”中生命科学丛书(Ser.A)的第14卷。该研究所于1976年在英国Serry伦敦大学霍乐威皇家学院举行了一次为期两周的讨论会,本书是在会上宣读的论文的集刊,全书多达一千页,包括32位作者的29篇论文。     

脊椎动物肌动蛋白顺式作用元件分布的进化

具有组织和发育表达特异性的基因,很可能具有独特的顺式作用元件的分布模式,这种模式在很大程度上决定表达的特异性。脊椎动物肌动蛋白各亚型的表达具有严格的组织特异性。为改进和完善１种顺式元件匹配预测方法,在实验资料的基础上,统计出５各顺式元件的核苷酸分布权重矩阵模式,对脊椎动物肌动蛋白基因的５’７调控区进行顺式元件的区配预测和序列分析,获得了相应亚型的物异性的顺式元件编码分布模式,并分析了其进化趋势。     

脊椎动物视蛋白基因分子进化的研究进展

视觉是动物获取外界信息的重要途径,在动物的捕食、配偶选择及讯息传递等方面均有重要作用,对动物的进化具有深远而广泛的影响[1].经过科学家的不懈努力,生态因素被认为是引导视觉系统进化的一个主要因素[1,2].     

无颌类脊椎动物适应性免疫系统的进化

适应性免疫系统的起源与进化问题一直是人们研究的热点, 以七鳃鳗为代表的无颌类脊椎动物, 被普遍认为处在进化出适应性免疫系统的边缘。因此, 研究无颌类脊椎动物适应性免疫的机制, 对揭示适应性免疫系统的起源与进化具有重要意义。研究表明, 无颌类在一定范围内具有高等脊椎动物特有的适应性免疫特征, 并发现了一些在结构或功能上与高等脊椎动物免疫相关基因同源的免疫因子。文章就近年来对无颌类脊椎动物适应性免疫系统机制的研究进展作一概述, 为进一步深入研究脊椎动物适应性免疫系统的起源与进化提供有益的参考。     

介绍《古脊椎动物学与进化》

<正> 继罗美尔的第三版《古脊椎动物学》(1966)之后,又一本古脊椎动物学教科书问世了.这本长达698页的巨著,内容十分浩瀚.书中收集了近20年来古脊椎动物研究中几乎全部新的重要资料,因而能相当全面地反映出目前这一学科的新进展和新趋势.和罗美尔的《古脊椎动物学》一样,该书具有坚实的动物解剖学基础,并着重讨论了各类群之间的亲缘关系.然而由于古生物新资料的大量涌现以及研究内容的深入和改革,无论在分类方法、进化理论和系统发育的探讨等方面都出现了质的飞跃.因此新的教科书与罗美尔的版本必然具有显著的差别.该书并不局限于骨骼结构,而是加上了各门类     

脊椎动物中的一种解剖学新模型——黄鳝外周嗅觉系统

除单鼻型的圆口类外, 脊椎动物的左、右两侧嗅觉器官和嗅神经皆互为独立地分布于头前端, 而且它们的前鼻孔(外鼻孔)、嗅腔、嗅觉副囊腔(部分鱼具嗅觉副囊)与后鼻孔(或内鼻孔)也都互为相通, 且多呈开放状态。它们还通常具有一个体积相对较大且较稳定的嗅腔, 而嗅上皮则多位于嗅腔的一侧。此外, 鱼类的嗅囊与鼻窝之间通常也无明显间隙。然而, 运用常规的解剖学方法发现, 黄鳝(Monopterus albus)外周嗅觉系统(嗅觉器官和嗅神经)在解剖结构上已发生如下重大变化: (1)虽然具有前、后鼻孔, 但两者互不相通, 而嗅腔仅靠前鼻孔通至外界; (2)两侧嗅囊的末端及两侧嗅神经的前段均分别发生了合并。此外, 在该鱼上还发现:(1)嗅囊为一柔软而扁塌的长管囊结构, 其唯一的开口(即位于前鼻孔球上的前鼻孔)却常呈关闭状, 故此时该嗅腔实际上是一个体积被压扁到最小且暂时被封闭的空间; (2)嗅囊纵向地贴附于长鼻窝的内侧壁上, 它仅占鼻窝的一小部分空间, 故鼻窝显得相对很宽敞; (3)嗅觉副囊不与嗅腔相通, 而与鼻窝共同经后鼻孔通至外界; (4)两侧嗅囊的末端相向地穿越鼻窝内侧壁, 进入筛骨与额骨之间的“筛-额横管”, 在那里发生嗅囊合并;(5)嗅囊壁周缘几乎都内衬着嗅上皮, 且具数个褶窝(说明该嗅囊有扩张的可能)。因此, 黄鳝的这套解剖学特征不同于包括鱼类在内的所有脊椎动物的外周嗅觉系统。研究所发现的黄鳝这套形态学特征不仅为脊椎动物外周嗅觉系统的研究提供了一个独特的解剖学新模型, 同时也为动物进化研究提供了一个有关前、后鼻孔互不相通的进化特例。此外, 研究还依据上述发现提出嗅囊扩张-压缩假说以解释气味媒质进出于黄鳝这种特殊嗅腔的动力学机制。       

基于基因家族大小的比较研究脊椎动物的适应性进化

同源基因家族的拷贝数在不同物种间普遍存在差异,这种差异是由不同的基因得失速率引起。众所周知,基因拷贝数变异是特定物种表型创新的可能原因。本研究选取具有代表性的脊椎动物主要类群并跨约6亿年进化时间的64个物种,鉴定了它们的同源基因家族,揭示了脊椎动物基因家族大小的进化模式。结果表明:在推断的存在于脊椎动物最近共同祖先的6857个基因家族中,有6712个都在至少一个种系中发生了大小的变化,而且基因家族在大多数种系中都是收缩的;其中,霍氏树懒(Choloepus hoffmanni)中有最高的基因家族收缩水平,而在斑马鱼(Danio rerio)中则相反。基于脊椎动物基因家族大小进化的高度动态性,本研究从基因家族大小变化的角度鉴定了一些可能与特定脊椎动物类群进化有关的基因组信号。结果观察到在现存真骨鱼类最近共同祖先基因组中出现了可能因全基因组复制所导致的高比例的基因家族扩增现象,随后在后裔物种中发生基因收缩事件。此外,本研究还发现了硬骨鱼特异性的orphan基因可能对这些鱼类在水生环境中的适应性进化有所贡献的证据,如在有些硬骨鱼中orphan基因与鳍、尾巴、肾脏等发育有关。本研究结果有助于深入了解脊椎动物基因家族大小的进化,同时为理解脊椎动物基因组进化与表型多样性的联系提供了理论证据。