基因流存在条件下的物种形成研究述评:生殖隔离机制进化

物种形成过程是生物多样性形成的基础, 长期以来一直是进化生物学的中心议题之一。传统的异域物种形成理论认为, 地理隔离是物种分化的主要决定因子, 物种形成只有在种群之间存在地理隔离的情况下才能发生。近年来, 随着种群基因组学的发展和溯祖理论分析方法的完善, 种群间存在基因流情况下的物种形成成为进化生物学领域新的研究焦点。物种形成过程中是否有基因流的发生?基因流如何影响物种的形成与分化?基因流存在条件下物种形成的生殖隔离机制是什么?根据已发表的相关文献资料, 作者综述了当前物种形成研究中基因流的时间和空间分布模式、基因流对物种分化的影响以及生殖隔离机制形成等问题, 指出基因流存在条件下的物种形成可能是自然界普遍发生的一种模式。     

生物多样性的起源演化及亚洲栽培稻的分类

本定义的生物多样性包括基因多样性、物种多样性及生态系统多样性。生命起源后到人类明40亿年的地球发展史可划分为前生命的化学进化、生物学进化和人类化进化与生物学进化并行3个阶段,并着重阐述了生物多样性演化中起关键性作用的蓝菌、维管植物与人类三类生物的重要地位和作用,以及地球上生态系统的4次明显扩展。最后以亚洲栽培稻为例说明其历经万年的起源与演化所形成的遗传多样性与分类。     

对于“物种与物种形成问题的讨论”的意见

“物种与物种形成问题的讨论”在苏联已经热烈的展开,吸引了各方面的专家参加这一在生物学上带有根本性质问题的讨论。自从这一讨论的情况介绍到我国后(科学出版社已出版了九集的“关于物种与物种形成问题的讨论”),也立即引起了我国生物科学工作者的重视与注意。最近纷纷发表意见,参加讨论。能够在解决生物学上这一带有根本性质的问     

国外古生物演化的新理论——间断平衡论及其启示

近十年来,国外流传着一种新的古生物演化理论——间断平衡论(Punctuated Equilibrium),这个理论目1972年由艾尔德菜奇和戈尔德提出后,迅速传播欧美。1980年在芝加哥召开的有西方各国生物学家和古生物学家参加的专题讨论会上,压倒多数的意见支持这一理论。这个理论的英文含义是“不时被打断了的平衡”,平衡指演化的渐变期,间断指演化的突变期,间断平衡论即指演化是突变与渐变的交替出现。它与传统的演化论区别有三: 首先,传统学说强调演化是物种在自然选择下的渐进演变过程,在时间(纵向)-性状演变(横向)座标上呈斜线的形式(图1b);间断平衡论则认为演化是突变与渐变的结合。强调大多数物种是在地质上可忽略不计的短时间内完成的,这个迅速的过程叫成种作用,在上述座标上表现为接近水平的横线。物种形成后,在选择作用下作十分缓慢的变异,叫种系渐变,在上述     

协同物种形成及其生物学意义

自达尔文与华莱士以来的每位生物学家都承认种间生态学作用对进化的意义。1964年,埃利希和雷文提出了协同进化理论。它反映了生态学相关的不同物种之间的相互作用引起的相互进化。这一理论引起了研究者的广泛重视。近年来,随着进化生态研究的深入发展,学者们对进化过程的生态机制以及生态特性与生态关系进化规律、种间生态学作用引起的物种形成有了进一步的认识。本文仅从协同物种形成的概念出发,对协同物种形成的生态机制以及生物学意义作一简要概述。协同物种形成的概念进化在本质上是一种生态过程,是生物与环境、生物与生物之间相互作用的结果。种群分化的生态机制和物种形成的本质在于对生存条件的逐步适应。按照协同进化理论,物种间的相互作用引起的协同适应     

地质微生物学:一门新兴的交叉学科

正地质微生物学(Geomicrobiology)涉及地质学和微生物学,是一门研究地质环境与微生物相互作用的交叉学科。没有地质微生物就没有我们现在所看到的地球,更没有地球上的动植物和人类。地质微生物在地球上无处不在、种类繁多、功能丰富,且在漫长的地质演化历史中发挥着举足轻重的作用。地质微生物决定了地球生态系统的演化方向。微生物大约占据生命进化树的2/3,具有30多亿年的地球演化历史。地球早期产氧光合作用     

地球生物学发展的机遇与挑战*

地球生物学已经引起了人们的广泛关注, 目前面临着机遇与挑战并存的发展局面。得益于现代技术方法的大发展, 地球生物学的研究对象经历了从宏体动植物向微体古生物再向地质微生物和地质病毒的发展, 研究主题从气候环境对生物演化的影响进一步拓展到生物演化如何影响气候环境乃至深地过程, 进而回答生命是如何塑造地球的宜居性这个地球科学的根本性难题。研究对象和研究主题的拓展也提升了地球生物学服务人类社会的能力, 资源能源安全的保障、气候—环境—生物多样性危机的协调应对等都需要地球生物学的支撑。同时, 地球生物学的发展也面临着诸多挑战。它首先需要技术方法的进一步革新来带动认识的创新, 其次需要回答生物演化的驱动力问题, 更需要破解生物演化如何影响深地过程, 包括板块运动、火山活动等地质过程, 只有这样才能全面而正确地评估生物是否改变了宜居地球的演化方向, 以及如何应对当前人类所面临的诸多全球性难题。     

物种形成基因及其功能

什么是物种?新物种是如何形成的？这些问题是生命科学研究的重大问题.物种的形成是在生殖隔离的基础上某些新的生物学性状的形成和保留,是生物进化的最基本过程,其实质是基因结构突变的积累与功能的分化. 地理隔离使群体中的基因不能交流,基因突变也会影响个体间交配趣向,从而造成交配隔离或者交配后杂合体的基因组不亲和、杂交不育甚至杂交不活,使不同的群体逐渐分化为新物种. 随着分子生物学与基因组学的飞速发展,进化生物学家已经发现一些与物种形成有关的基因-物种形成基因（speciation genes）,鉴定并了解这些基因的功能,不仅能使我们在分子水平上理解新物种形成的实质和规律、而且对于我们突破种间屏障进行远缘杂交育种也有重要的理论指导意义.本文综述了目前对几个物种形成基因及其功能的研究进展,为该领域的进一步研究提供资料.     

植物物种形成的模式与机制

物种形成是指由已有的物种通过各种进化机制进化出新物种的过程。持续不断的物种形成产生了地球上灿烂的生物物种多样性。然而,研究人员对物种形成的模式与机制的了解却非常有限。一直以来,谱系分裂被认为是最重要的物种形成模式,但在植物中,谱系融合,即通过杂交形成新物种的过程,也是一个非常重要的物种形成模式。经过几十年的研究才逐渐认识到,生殖隔离是差异适应和遗传漂变的副产品,而不是物种形成的前提。相比合子形成后隔离,合子形成前的隔离在物种形成过程中更早地发挥作用。合子形成前的隔离,尤其是生态地理的隔离是植物中最重要的隔离机制。一些基于QTLs分析的研究发现,基因组中的少数主效位点在物种形成中起了关键作用,并且这些位点往往受到自然选择的作用。适应性辐射往往发生在隆起的山脉和新形成的岛屿上,很可能与这些地方能够提供很多可利用的生态位有关。最新的物种形成理论认为,基因是物种形成的基本单位,不同的物种可以在非控制物种差异适应性状的位点上存在基因流。这一观点为植物物种形成的研究提供了新的思路。随着植物物种形成研究的深入,越来越多植物物种形成基因被分离,包括花色素苷合成通路和S-基因座上的一些关键基因,揭示了植物物种形成的分子机制。前期的研究主要集中在模式植物和农作物上,许多生态上非常有趣的非模式植物还未得到广泛的研究。在未来的研究中,还需要更多来自非模式植物的例子以全面理解植物物种形成的多样化机制。     

东南亚生物多样性热点地区的形成与演化

东南亚地处热带,生物多样性极为丰富,可分为4个热点地区:印度-缅甸区的中南半岛、巽他区(含马来半岛、婆罗洲、苏门答腊岛)、菲律宾区(菲律宾群岛)、华莱士区(苏拉威西岛、爪哇岛、马鲁古群岛、小巽他群岛等)。中南半岛在泥盆纪便已是欧亚大陆的一部分,在印度板块撞击欧亚大陆之后受挤压而出;巽他区来自于冈瓦纳古陆和澳洲古陆;菲律宾群岛部分来自于劳亚古陆的碎片向南漂移,部分来自于太平洋西南岛弧的向北迁移;华莱士区则是劳亚古陆碎片、太平洋西南岛弧以及澳洲古陆北侧碎片的组合。巽他区地处赤道,常年温湿;菲律宾区、华莱士区、中南半岛则都受到不同程度的季风气候决定的干湿季变动。地质历史和季风气候影响程度的不同,奠定了东南亚4个生物多样性热点地区的雏形。华莱士区保存有大量的早期被子植物原始类群如睡莲目(Nymphaeales)和木兰藤目(Austrobaileyales),是现代被子植物起源地和冰期避难所之一。巽他区(婆罗洲)和中南半岛是亚洲热带植物的现代分布中心和"进化前沿",是整个东南亚地区重要的种源;而华莱士区的爪哇岛和小巽他群岛主要是物种迁入和中转的种库。这样的物种形成历史与迁移格局,塑造了东南亚4个生物多样性热点地区物种多样性水平与地理范围的基本格局。巽他区和印度-缅甸区曾在冰期通过陆桥相连,使得东南亚成为周边植物扩散交汇的一个"十字路口"。但是,人们对东南亚生物多样性热点地区的物种长距离扩散规律及植物地理学分区仍存在分歧;东南亚与邻近生物多样性热点地区如新几内亚岛、西高止山脉-斯里兰卡、中国横断山区的历史联系,还尚待深入解析。利用现代分子生物学技术,覆盖整个东南亚地区进行全域取样开展代表性类群的物种迁移与生物地理学研究,有望进一步揭示东南亚生物多样性热点地区的形成过程与演化趋势。     

物种与物种多样性

本文首先讨论生物物种的科学概念和生物学本质，分析物种客观存在的自然属性和物种概念的局限性，认为物种的生物学属性和物种多样性的科学属性之间有着本质联系。物种多样性研究的实质是研究生物物种的生物学多样性。度量物种多样性程度有多种方法，但物种数目是物种多样性程度最直接、也是最基本的表达，估计物种多样性数目是当前国际上物种多样性研究的核心与热点内容。物种多样性产生的根源是物种形成，物种绝灭速率是维持物种多样性的关键因素。本文简要总结了物种形成与绝灭的基本模式和机制，通过分析生物地理区系与物种多样性研究的密切关系，说明物种的区系成份分析是物种多样性大尺度格局研究的重要内容。     

多学科融合、多尺度探索——植物区系地理研究的新趋势

<正>植物区系地理学(Floristic Geography)是以植物分类学为基础,从空间格局(地理分布)上来探讨地球上或一定区域内植物的构成及其地理格局形成和起源演化过程的学科。当今的植物区系地理学研究正从两大方面发展:宏观上从地质历史–生态环境–植物群落–植物区系及大尺度空间格局方面探讨区系地理格局的成因;微观上从生命之树–物种形成–分子机制(基因组进化)揭示区系地理成分的     

人类的足迹

地球上生物演化目前所能够达到最高级阶段的物种就是人类。人属于哺乳动物纲、灵长目、人科、人属、智人种。不同于其他生物物种,人类具有使用语言和工具,建立团体组织,构建社会的能力。根据达尔文的进化理论,作为人类始祖的类人猿在自然环境发生改变的巨大压力下,经过自然筛选最终演化成为高智商的人类。     

人类的足迹

地球上生物演化目前所能够达到最高级阶段的物种就是人类。人属于哺乳动物纲、灵长目、人科、人属、智人种。不同于其他生物物种,人类具有使用语言和工具,建立团体组织,构建社会的能力。根据达尔文的进化理论,作为人类始祖的类人猿在自然环境发生改变的巨大压力下,经过自然筛选最终演化成为高智商的人类。     

海洋生命的摇篮——澄江动物化石群国家地质公园

古生物化石的迷人魅力在于它们记录了地质历史时期生物进化的证据,启迪人们对有关地球生命从诞生伊始直到现今这一长久演化历程的想象与探索。在生命演化的长河中,总是突变与渐变交集,爆发与绝灭交替,而从古至今人们有关生命起源、物种形成的讨论也从未停止过。在祖国西南边陲云南的崇山峻岭之中蕴藏了有关远古海洋生命大爆发的瑰丽画卷——澄江古生物群,而关于那场5．3亿年前生命火爆发的研究成果也从云南这块美丽的土地传遍了华夏大地,展现给国际古生物界。     

染色体数据的挖掘及其在植物多样性进化研究中的利用

多倍化（或全基因组加倍）是植物物种形成的重要途径,现存的被子植物可能都发生过一次甚至多次多倍化事件。多倍化传统的定义是染色体数目相对于祖先类群呈整倍性增加。其中最常用的研究方法是核型分析,核型能够提供物种的基本细胞学参数,包括染色体数目、倍性水平、核型不对称性、核型变异系数等。目前核型研究的趋势表现出从物种基本核型参数分析逐渐演化到多类群、多学科交叉融合的特点：一方面植物核型分析从种群、物种、科属的类群到生命之树,探讨染色体核型在各支系的进化特征、趋势以及驱动植物系统进化的细胞学机制;另一方面探讨和分析区域或生态系统植物区系的染色体谱或倍性等细胞学特征,可以探究区域地质环境变化或生态环境对染色体倍性等的影响,或通过区域染色体谱的构建,分析区域植物区系的形成和进化历史。因而,植物核型研究为系统发育、分子系统进化、生命之树以及植物区系地理的起源和演化研究提供了新思路。越来越多的新方法、新手段在植物核型分析与多倍化研究中得到运用,从而揭示了植物类群或植物区系的染色体进化以及细胞地理特征。今后植物细胞学研究趋势会向多学科交叉融合,整合各研究领域证据,从不同水平角度综合分析植物核型多样性形成的原因及意义,从而更加全面地认识和理解植物物种多样化与物种形成原因。     

介绍“苏联关于物种与物种形成问题的讨论”论文集

从1952年下半年起,苏联生物学界对物种与物种形成问题,展开了激烈的讨论。我国科学界对于这一讨论一开始就非常重视,科学出版社以“关于物种与物种形成问题的讨论”为题,用论文集的形式,译载了这方面的文章,这个论文集现在已经出版了18集(第19集至第20集在排印中)。讨论的缘由,是由于李森科院士在1950年以“科学中关于生物种的新见解”为题,发表了自己对于物种概念与物种形成的看法,以苏卡切夫院士、杜尔宾教授为首的一些苏联科学家,不同意李森科的看法,他们首先在“植物学杂志”上提出了反对的意见。接着苏联许多学者,在一些有关生物学的杂志上,针对这—问题,纷纷发表了自己的意见。讨论的第一个焦点是关于物种概念的问题,李森科提出两个物种标准:一个是凡种间个体在普通的、正常的情况下不能交配,即使交配也不能产生正常繁     

染色体数据的挖掘及其在植物多样性进化研究中的利用

多倍化(或全基因组加倍)是植物物种形成的重要途径,现存的被子植物可能都发生过一次甚至多次多倍化事件。多倍化传统的定义是染色体数目相对于祖先类群呈整倍性增加。其中最常用的研究方法是核型分析,核型能够提供物种的基本细胞学参数,包括染色体数目、倍性水平、核型不对称性、核型变异系数等。目前核型研究的趋势表现出从物种基本核型参数分析逐渐演化到多类群、多学科交叉融合的特点:一方面植物核型分析从种群、物种、科属的类群到生命之树,探讨染色体核型在各支系的进化特征、趋势以及驱动植物系统进化的细胞学机制;另一方面探讨和分析区域或生态系统植物区系的染色体谱或倍性等细胞学特征,可以探究区域地质环境变化或生态环境对染色体倍性等的影响,或通过区域染色体谱的构建,分析区域植物区系的形成和进化历史。因而,植物核型研究为系统发育、分子系统进化、生命之树以及植物区系地理的起源和演化研究提供了新思路。越来越多的新方法、新手段在植物核型分析与多倍化研究中得到运用,从而揭示了植物类群或植物区系的染色体进化以及细胞地理特征。今后植物细胞学研究趋势会向多学科交叉融合,整合各研究领域证据,从不同水平角度综合分析植物核型多样性形成的原因及意义,从而更加全面地认识和理解植物物种多样化与物种形成原因。     

解开远古之谜——看恐龙如何展翅腾飞

恐龙,这个地球上曾经无比强大的远古霸主,如今,仍然以其神秘莫测的身影和足迹激发着人类——当今地球霸主的无限好奇心和探索欲.在人类的探索中,恐龙留下了太多的待解之谜——起源之谜、兴盛之谜、演化之谜,还有灭绝之谜. 虽然人类至今还没有破解所有的生命密码,但有一个密码却无疑普遍存在于所有的生命形式中,那就是:一个物种一旦产生,它就会“想方设法”让自己的基因尽可能长久地生存和延续.     

被子植物同域物种形成研究进展

同域物种形成是指在缺少地理隔离的情况下分化出新种,相比异域物种形成更为罕见,存在较多的研究空白.该文分析了近十年来与被子植物同域物种形成相关的国内外研究,着重论述同域物种形成的影响因素和种对间的生殖隔离.考虑到历史上的地理隔离难以确定,加之种对间亲缘关系很近,同域物种的判定容易引发争议.其成因可分为生态因素和突变因素:...