基于生物适应进化原理论证生物进化的动力

文章从现有主流生物进化理论存在的问题入手, 以生物适应进化原理为认识基础, 讨论生物进化的动力, 以求对生物进化机制有一个新的认识。在薛定谔“生命赖负熵生存”观点的指导下, 提出了“负熵流”包括能量流、物质流和信息流, 以及负熵流是生命生存和发育的动力的观点。作者在原有生物适应进化原理基础上, 修改完善并提出了“DNA、RNA和蛋白质在环境作用下的生物适应进化调控系统”理论, 并根据系统发育是个体发育的“积分”的观点, 推论得出生物与环境的负熵差引起的负熵流也是生命进化的动力, 对生物进化机制作出了新的理解。基于这样的生物进化机制的认识, 提出了“进化是一个子系统在其上一等级系统中, 将自身全部或部分信息遗传给下一代子系统, 并在其适应上一等级系统过程中, 产生一些新质, 终止一些旧质, 从而在其上一等级系统中得以延续的变化过程”的概念, 并探讨了一些与进化有关的其他争议问题。     

从信息传递的角度构建高中生物学知识框架

生命是复杂的多层级系统。信息传递是生命系统的本质特征之一,是联系高中生物学各章节知识的纽带,也是高考命题的良好素材。从"遗传信息的传递"、"细胞间信息传递"和"生态系统的信息传递"这3个层面构建知识框架,从信息传递的角度系统梳理高中生物学知识,并将构建的知识框架以多种不同的方式在教学和复习过程中加以应用,从而加深师生对生命系统本质特征的理解和把握,完善知识结构,提升对相关知识的综合运用能力。     

BDA1型短趾症中的IHH信号通路

正Hedgehog(HH)信号通路是动物发育的关键调控之一~([1]),在所有的两侧对称动物中都有表达~([2]).HH信号通路有3种同源蛋白:SHH,IHH和DHH.Indian Hedgehog(IHH)信号通路是一条重要的发育相关通路,在多种生理过程中起非常关键的调控作用~([3]).在IHH基因敲除的小鼠(Mus musculus)模型中,IHH信号的缺失导致小鼠软骨内骨化发育过程中肢干缩短及各种     

红凤菜和白子菜总黄酮含量的动态变化

红凤菜[Gynura bicolor (Willd. ) DC. ]和白子菜[G. divaricata (L. ) DC. ]均为菊三七属(Gynura Cass. )植物~([1]).红凤菜的嫩茎叶中含有丰富的营养成分,可作蔬菜食用~([2]);白子菜叶片在民间用于治疗糖尿病,动物实验证明其有显著的降血糖作用~([3]).     

促癌因子TRIM59不依赖泛素化酶活性促进乳腺癌转移的机制

<正>据2018全球癌症年报统计,乳腺癌是女性中发病率和死亡率最高的癌症~([1]).在癌症进程中,肿瘤细胞会采取多种策略应对并适应微环境压力最终发生转移,而肿瘤细胞转移是癌症病人死亡的主要原因~([2]).临床上发生癌细胞淋巴结和骨转移的乳腺癌患者预后生存情况均较差.泛素化系统对于维持细胞稳态和正常生     

RNA的多维调控和应用

<正>RNA是生命起源的最初分子形式.原始的RNA分子既可自我复制又可催化化学反应.随着漫长的进化过程, RNA的催化功能逐步转移到蛋白质,而作为遗传信息承载者的功能则转移到DNA,并逐步形成了现代生物学的中心法则,即遗传信息先由DNA转录成RNA,再由RNA翻译成蛋白质.细胞中除了编码蛋白质的信使RNA(mRNA)外,还存在着大量种类不一、功能各异且不翻译成蛋白质的非编码RNA.     

粉尘螨组分在过敏性哮喘发生过程中的作用

正哮喘是一种临床上常见的慢性呼吸道疾病,其特点是病人气道反复阻塞和喘息,过敏性哮喘是其最常见的形式~([1]).据统计,全世界哮喘的发病率高达5%~16%,在美国全年用于哮喘的治疗费用超过了AIDS和肺结核治疗费用的总和~([2]).我国约有哮喘患者3000万人,哮喘已经成为危害我国人民健康的重大疾病~([3,4]).在众多吸入性过敏原中,尘螨是诱发呼吸道过敏最重要的因素,约有80%左右的哮喘患者对尘螨敏感~([5,6]).     

水稻细胞膜上产生的诱饵免疫机制

<正>水稻作为人类赖以生存的重要粮食作物之一,其生产一直都受到各国政府的重视.然而稻瘟病的发生严重制约了水稻的生产,每年由稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)侵染损失的水稻可养育六千万人~([1]).培育抗病品种是防治该病、减少危害的主要措施.植物在与病原菌长期的斗争过程中进化出了识别病原菌并激活抗     

高等植物DNA的含量变异与进化

已知所有的遗传信息是DNA。DNA含量的变异就无疑会与物种的遗传变异和进化有密切的关系。早年,Stebbins(1971)曾论述了染色体的大小变异与进化的关系。但是,染色体的体积计算是相当繁琐而又难以准确的。现代的生物学技术不仅可以对单     

区域生命之树及其在植物区系研究中的应用

区域生命之树是对一个区域内的所有物种进行生命之树重建,在最近10年已成为生命科学领域的研究热点。生命之树反映了物种间的亲缘关系和进化信息,可以将生物区系形成与发展过程中的进化和生态因素联系起来,是揭示区系来源和演化规律的有效手段。本文从3个方面总结了区域生命之树在植物区系研究中的应用:(1)在时间维度上,通过生命之树类群分化时间和进化速率估算,反映区系演化历史,揭示区系的时间分化格局;(2)在空间维度上,结合系统发育信息与物种分布数据,揭示区系内生物多样性的空间格局,并在此基础上进行区系分区;(3)整合生物地理信息和气候环境数据,分析区系中生物类群对古地理事件以及气候变化的响应机制,以揭示形成现存生物多样性格局的生态、地理和历史因素。此外,我们阐述了区域生命之树与全球生命之树之间的关系;指出由于类群取样不全而造成的时间估算偏差是区域生命之树研究中需要注意的问题;建议对生物多样性热点地区从不同尺度进行大数据的整合分析。     

“内稳态及调节”教学的组织

生命体作为一个耗散体系,需从环境中不断输入负熵以维持其高度有序状态．而生命体的内、外环境随时处在变化之中,这些变化的信息不断对机体施加影响。在长期进化过程中,生命体通过一定的调节机制,在各个器官的协同作用下,使机体保持稳态,以适应多变的环境。     

从自然选择和遗传漂变理解生物进化

进化过程在生物学、医学、农学等领域发挥着越来越重要的作用。从基于自然选择过程的适应进化和遗传漂变主导的随机进化2个方面诠释进化的概念,即进化是生物世代间性状的改变。     

进化观点与有机结构进化的根本问题——谨以此文悼念中国自然辩证法研究会前秘书长查汝强先生

1.生物体内的一切有机结构及其所进行的生命活动过程全都是进化的产物。生命在本质上就是跟进化密不可分的。因此,进化的观点在一切生物学领域都是普遍有效的,包括细胞生物学和分子生物学。从进化的观点进行考察,是进一步发展细胞生物学以至分子生物学的一条新的必然的道路,即进化细胞生物学的道路。 2.本文结合有机结构的层次性分析了有机结构的结构体制、其所进行的生命活动的活动机理与它们所承担的机能任务三者之间的内在联系。 3.有机结构与其生命活动过程的进化的动力源泉,在于它们与其所承担的机能任务之间的矛盾。没有这种根本性的矛盾,也就不会有任何结构体制或活动机理的进化。进化中起决定性作用的并不是突变,而是决定着自然选择的方向、亦即进化方向的上述矛盾。这种矛盾的具体状态还会极大地影响各种非中性突变有利或有害的程度。外界环境的改变也是通过激化上述的矛盾,才能对进化起作用、各种有利于缓解已经激化了的矛盾的突变,将会以异常之高的机率在自然选择中得到保存。 4.进化方向的转换起因于有机结构或具体的生命活动过程担负起了新的机能任务,或原先的次要机能转化成了主要机能。有机结构与新的机能或新的主要机能之间的矛盾决定了新的进化方向。 5.进化历史中一种有机结构为同功     

木槿两变型花蕾的营养成分分析

植物的花是大自然的精华,许多植物的花中含有多种营养成分,具有强身健体的作用~([1]).木槿(Hibiscus syriacus L. )是集药用、食用、观赏、绿化、纤维原料于一身的木本植物~([2-3]),木槿的花、果、根、叶和皮均可入药,具有防治病毒性疾病和降低胆固醇的作用~([4-5]);其花和叶富含人体所需的营养成分和无机元素,国内外很多地区具有食用木槿花的习惯~([6]).木槿的品种丰富、花色艳丽、适应性强,具有比较广阔的药用和食用开发潜力.然而,目前针对不同品种木槿营养成分含量的研究还不够系统.     

合成生物学——革命性的新兴交叉学科,“会聚”研究范式的典型

<正>"合成生物学(synthetic biology)"一词的出现,可以追溯到1910年,距离第一个天然有机物(尿素)的人工合成(1828年)已有将近百年.合成有机化学的发展,将生命物质与有机物质联系在一起,使"生命力学说"受到打击.但是,在同一时期,生物学才刚刚开始由对自然界生物体的描述(从宏观——植物、动物,到微观——细     

“遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成”的教学设计（第1课时）

1教材分析 本节为高中生物学必修2《遗传与进化》（浙江科学技术出版社）第3章第4节的第1课时,重点内容是概述遗传信息的转录、翻译过程。整节课阐明转录是遗传信息由DNA传递到RNA上的过程。其场所主要在细胞核,产物是RNA;翻译是以mRNA为模板合成多肽链的过程,其场所是在核糖体上,此过程需要tRNA作为运载工具。     

遗传与进化感悟

生命是什么?从生物学的角度来说,生命是生物体所表现的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及对刺激产生反应等的复合现象,即生命是一个物质系统。但如果上升到更高的层面,我觉得生命是一种燃烧着的活力,是一个从生到死、再生再死的过程,并且能通过遗传的方式将这种活力和过程延伸下去。这种"延伸"不仅能对上一辈的生物体发挥着承接作用,而且能对后一代的生物体发挥着引导作用,故生物能够在遗传过程中得到不断的进化和发展。本文将从四个角度阐述生物的遗传和进化特性。     

三维基因组分析点亮人类大脑进化之谜

正人类大脑起源于漫长的生命进化过程,其最显著的改变是大脑的认知功能,反映在脑容量的显著扩增和脑结构的高度精细化~([1])。人类进化过程中哪些遗传改变造就了人类大脑是国际科学界长期力图回答的重要科学问题。所有器官包括大脑的形成都是通过发育过程来实现的,人类独特的脑发育模式源于在进化中基因组积累的功能性突变。通过近20年的比较基因组学研究已经发现大量人类特异的基因组序列变异和调控元件,典型的如人类快速进化区域(human accelerated regions,HARs)和人类特异的增强子(human-specific enhancers, HGEs)~([2,3])。     

后基因组时代的环形RNA研究

<正>经典的分子生物学中心法则认为,遗传信息(基因)通过转录从DNA传递到RNA,再通过翻译从RNA传递到蛋白质;在此过程中,RNA是遗传信息从DNA传递到蛋白质的中间体[1]。然而,从上个世纪70~80年代起的研究发现,遗传信息的传递在RNA水平也存在着广泛而又复杂的调控作用[2-3]。生命起源的RNA世界假说[4]和全转录组RNA表达分析结果[5]都显示基因表达在RNA水平存在着更复杂而又精细的调控作用(RNA complexity),而且这种调控作用具     

高三生物学“生命系统与能量”专题复习

领悟生物学观点,是高中生物学课程的重要目标。高三生物学第2轮复习专题可以从学科观点的角度设立,将生物学知识跨模块联系起来,既有利于建立概念间联系,又有利于提升学生对生命本质的认识。描述了高三生物学第2轮复习——"生命系统与能量"专题的教学组织,引导学生站在系统论的高度重新组织与审视生物学知识,提升学生对生命本质的理解。