植物种群分子进化中对生境的适应——对荒漠植物遗传多样性研究结果的初步分析

长期以来,自然选择理论与中性理论对生物分子进化中的环境适应机理存在着激烈争论。目前,在植物种群分子进化中对生境适应的研究中正面临着一些难题：中性突变是分子水平进化的唯一原因,自然选择发挥主要作用的适应性进化是否存在于分子水平,选择与中性两种学说两种机制完全不同,如何才能将两者联系和统一起来,部分学者利用建立各种模型来描述自然选择对分子标记位点以及连锁序列的直接作用,如生态位宽度变异假设等。本研究小组以新疆阜康荒漠植物为研究对象,通过对两种重要荒漠植物遗传多样性的研究,分析两种植物各亚种群不同生境的生态因子与其遗传变异的关系,讨论生态位宽度变异假设,揭示遗传变异的产生与维持。中性论者与选择论者都试图解释生物环境适应与分子变异之间的关系。中性论和选择论是反映进化的两个侧面,它们不是绝对的,可以相互转化。     

DNA水平上检测正选择方法的研究进展

达尔文的自然选择学说指出, 自然选择作用是物种进化的主要因素。而1968年Kimura提出的中性进化学说认为中性突变和随机漂变才是进化的主要动力。在接下来的30多年时间中, 人们尝试从各种角度来检测自然选择是否存在。随着DNA测序技术的发展, 大量的DNA序列信息为检验自然选择提供了丰富的数据。因为自然选择会影响DNA变异模式, 所以可以通过分析现有的DNA样本来推断过去是否发生了自然选择。另一方面, 种群历史等因素也会影响到DNA变异模式, 因此会对自然选择的检测产生干扰。文章主要介绍了中性检验基本的概念, 全面回顾了一些经典的检验方法, 并着重介绍了近几年新发展出的研究方向。     

性选择中的奔离过程与障碍原理

性选择最初是达尔文〔１〕提出的,以解释某一性别（一般为♂）第二性征的进化。第二性征如雄鹿夸张的角、雄鸟鲜艳的羽毛,对其个体的生存不但无益反而有害,由于异性（一般为♀）偏爱才使得此类特征没有被自然选择所淘汰。异性偏爱具有此类特征的个体并与之交配,进而繁...     

进化学说的发展与获得性状遗传问题

达尔文首先把进化学说放在稳固的科学基础上。他认为生物的进化是通过自然选择而实现的。至于作为自然选择的素材——遗传性交异是怎样产生和如何保持,他就没有肯定的意见,并且前后的想法也不很一致,这自然是和当时一般的科学水平有关的。假使把达尔文对变异的产生和保持的看法加以概括,则不外下列几点:     

昆虫种群的生态适应

体外的自然选择作用是达尔文讨论的自然选择的主体,此种选择是通过生物所处的有机的和无机的外界环境条件起作用。实验证明,外界环境条件不仅起着筛选生物变异的作用,它本身亦是导致生物产生不定变异的外在诱变条件,推动生物适应它所在的环境。     

从微生物角度看生物进化

物种起源的中心内容是物种进化和自然选择。前者说明现存的生物物种具有共同祖先,生物的类型不是一成不变的,而是新种不断产生,旧种不断绝灭。后者说明生物具高度生殖率,必须在有限的生存条件中为生存而斗争,斗争结果能留存者为少数,那些具有利于选择的变异个体会有较多生存的机会,而具不利于选择的变异个体则受淘汰,亦即自然选择。通过放射性元素计时技术,已经相当肯定地球上原核生物的出现大约是在3.5—4.0×10~9年以前,在这漫长生物进化途径中,它们无疑是处在进化阶梯的最底层,研究微生物的进化以及利用微生物作模型来阐明生物进化可能的原因是很有意义的问题。     

物种是怎样形成的

现存的生物是进化的产物,进化的关键是物种起源。物种起源是一个笼统的概念,要想研究物种之间如何演变,如何由A种演变成B种,就必须澄清物种形成的方式。达尔文运用自然选择的原理,认为自然选择是物种形成的动力,并着重指出“自然选择只能通过累积轻微的、连续的、有益的变异而发生作用,所以不     

自然选择与物种绝灭

任何事物都是运动和发展的,生物同样如此,它们从发生,发展到空前的繁荣,但最终也必将是灭亡的,代之而起的是新的物种——也是更进化的物种。一切生物都逃脱不了自然选择的作用,并且也只有选择才有进化。两种不同层次的自然选择     

我国在达尔文以前关于遗传性、变异性和人工选擇的研究

我们知道,达尔文主义是达尔文创立的米丘林学说指出了控制进化的可能性。达尔文在人工选择和自然选择的原理中分析了变异、遗传和选择的相互联系,肯定了人工选择和自然选择的创造性作用。米丘林学说从生物体跟生活条件统一的基本原则,联系着生活条件,研究了遗传性及其变异性的一些规律,肯定了用控制生活条件和其他方法定向改造生物的可能性,把达尔文主义向前推进了一步。但是,达尔文主义跟其他科学一样,都是在社会发展的过程中,在人类对于客观世界的知识逐渐累积起来的基础上逐渐发展起来的。     

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     

孟德尔摩尔根主义与达尔文主义

一.达尔文建立了进化论,但他对于遗传和变异的实质了解不够达尔文在十九世纪五十年代总结了当时和过去的科学成就和选种成绩,竖立了生物进化论,推翻了形而上学世界观在科学上的统治,完成了拉马克和其他进化论者所未能完成的伟大任务.他在“物种起源”里不仅以无可辩驳的事实论证了生物不是由上帝创造出来的,是通过进化而来的,而且以令人信服的事实论证了自然选择是生物进化的主要方法.在分析生物的进化过程中,他正确地区别了变异的因素和选择的因素.他认为引起变异的和进行选择的都是生活条件,但引起变异的原因和进行选择的     

爬行动物体色的快速变化

快速变色是动物对纷繁复杂的自然界高度适应的策略之一。爬行动物中部分有鳞目动物将快速变色表现得淋漓尽致。主要介绍爬行动物快速变色在伪装、通讯和体温调节方面的作用,阐述其中的变色机理。爬行类等动物快速变色在生理体色变化方面由神经系统调节为主而产生生物色和结构色方面的变化。快速变色这种适应策略可能由伪装方面的自然选择、通讯方面的自然选择或性选择进化而来,也可能受体温调节需求的影响,还可能是由这三者同时产生的选择压力进化而来。     

“身兼多职”的蚯蚓

自然选择成为进化的引擎,正如达尔文提出的那样,进化在大晕发生。在英国一处废弃的矿井中,人们发现了一种能吃金属的蚯蚓,这种蚯蚓经过漫漫进化,居然能在被严重污染的土壤环境中生存,并吃掉这些污染土壤的重金属。     

“身兼多职”的蚯蚓

自然选择成为进化的引擎，正如达尔文提出的那样，进化在大晕发生。在英国一处废弃的矿井中，人们发现了一种能吃金属的蚯蚓，这种蚯蚓经过漫漫进化，居然能在被严重污染的土壤环境中生存，并吃掉这些污染土壤的重金属。     

达尔文雀与生物进化

达尔文雀是自然界中生物适应辐射和快速进化的典型例子。自达尔文以后,许多生物学家到达加拉帕戈斯群岛对达尔文雀进行了研究。从达尔文雀的生态、起源、进化、自然选择和鸣叫等方面对以往的研究结果做一概述和总结。     

亲缘关系与啮齿类动物的社会行为

在漫长的进化过程中 ,动物除了在形态结构、生理生化以及遗传等方面适应周围环境之外 ,也产生了与环境相适应的行为 ,其中种内个体社会联系的行为称为社会行为。由于自然选择提高了个体的生存价值和广义适合度 (ｉｎｃｌｕｓｉｖｅｆｉｔｎｅｓｓ) ,所以如果个体间亲缘程度不同 ,在自然选择的作用下必然会产生不同的结果。亲缘关系与社会行为的研究源于行为生态学 ,其中以Ｈａｍｉｌｔｏｎ[32 ] 提出的亲缘选择和广义适合度理论为代表 ,将亲缘关系和自然选择联系起来 ,扩展了达尔文自然选择理论的范围 ,较好地解释了利他行为 (ａｌｔｒｕｓ…     

盖娅假说:在争议中发展

自从1972年Lovelock提出盖娅假说已经过去了40年,但围绕它的争议却从未停止过。盖娅假说在反对者的批评中与支持者的证明中不断发展。当前,最极端形式的盖娅假说基本上已被摒弃,尤其是那种明显带有目的论的说法。弱盖娅提出的"有机体可以影响他们的环境,有机体与环境的反馈耦合可以塑造两者的进化"这两个观点也已经是普遍接受的事实。除此之外,盖娅假说提出的其他3个命题却饱受争议。(1)内在平衡的盖娅:生物调节反馈有助于环境的内在平衡。反对者认为,生物反馈稳定全球环境的说法,与冰芯记录和大量的气候反馈研究结果相矛盾的。支持者认为,地球生物-环境系统的内在平衡可以产生于正负反馈的混合。盖娅假说关心的是地球几十亿年的历史,盖娅假说在较短时间尺度内可证伪,并不意味着其在较长时间尺度内也可证伪。(2)最优的盖娅:生物调节环境,使环境更加适合生物的生存。关于有机体的繁荣主要是由于他们对环境的改变,还是由于他们对环境的适应,目前尚未有结论。但盖娅的支持者认为,当生物-环境系统受到干扰或崩溃时,主导过程将显现。拥有较强环境反馈的系统,将易于快速过渡到新的状态,而由适应主导的过程将改变得较为平缓。反对者同意生物通过生物调节作用影响环境条件以使自身受益,但是生物首先要适应环境条件通过自然选择才能得以繁荣发展的。地球形成这样的环境条件,很可能纯粹是一种运气。(3)自然选择的盖娅:生物调节反馈产生于达尔文式的自然选择。反对者认为,"自然选择支持促进生命效应"的说法并非普遍有效,只有当遗传特征赋予携带者繁殖优势时,自然选择才会支持它。自然选择是机制,而非原则。支持者认为自然选择并不是盖娅系统环境调节的必要条件;基于副产品的自然选择,可以解决许多进化论学者提出的物种合作中的欺骗问题;自然选择并不总是支持促进生命的效应,但在当遗传特征使携带者相对非携带者受益时,自然选择可以使特征携带者产生进化优势。虽然争议依然存在并将持续下去,但作为假说生产者,盖娅假说已经证明了它的价值。但是在人类活动对生物圈影响不断增强的背景下,盖娅假说必须与人类活动相结合,否则必然走向衰落,并被其他理论或假说所替代。在此基础上,未来盖娅假说的研究者们需要继续努力探索可以应用于生物圈的一般性原则,并坚持系统性的思考方法。在具体的方法方面,可以利用系统度量指标;建立新的模型,尤其是建立关于生物地球化学循环过程的机理模型;搞清楚不同尺度过程的成本与收益。     

Hox基因及其进化机制的研究进展

Hox基因是生物体内一类重要的发育调控基因家族.Hox基因高度保守,通常成簇存在,编码一类转录因子,在个体胚胎发育中起着重要的调控作用.近期研究表明,基因复制、基因序列变异及选择压力对Hox基因簇的产生和进化有重要作用,同时调节元件和协同进化对Hox基因的进化也有重要影响.     

华莱士:活在达尔文影子下的博物学家

正查尔斯·达尔文被认为是人类历史上最有影响的人物之一,也是各种最知名人物榜单的常客,这要归因于他提出了以自然选择为核心的进化理论,彻底改变了人类对于自己以及地球上其他生命的认知。然而,自然选择理论的提出,并非达尔文一个人的功劳,我们必须要记住另一个名字:阿尔费雷德·拉塞尔·华莱士。华莱士是英国著名的博物学家、生物学家、人类学家和探险家,他与达尔文同时独立提出了自然选择理论,并且在生物地理学领域做出了突出贡献,被后人誉为"生物地理学之父"。虽然做     

适合度的相对性与路径依赖的自然选择

自然选择理论认为生物个体或者种群在进化的过程中, 其基因或者性状、行为策略的选择一定是能够提高其适合度或者达到某个可期的“目标”。然而, 随着某个突变基因或者性状特征、行为策略在种群中扩散, 其期望收益将随着其在种群中分布的密度变化或环境改变而发生改变, 这就是适合度景观的悖论, 即静态的、固定可期望的收益可能因此而不存在。基于动态而非静态适合度景观的概念, 我们提出路径依赖的自然选择概念。路径依赖的自然选择过程中, 一个突变的基因或表型在某种环境下随机产生, 但是该基因或表型在某些特定环境下会产生正反馈。尤其是在正反馈与随机漂变的共同作用下, 多条路径的演化就可能发生, 并且其路径的形成将同时受到其种群进化历史过程和空间特征分布等因素的强烈影响。而在不同路径下, 由于观测维度、角度和尺度的不同, 适合度意义将因此而存在不同。在此意义下, 自然选择更可能选择路径频率而不是适合度大小。基于上述概念, 我们借鉴现代物理学中复函数的方法, 来描述多重动力对物种形成或者生物特征、种群进化等路径依赖的演化过程, 以期为同域物种、隐存种形成以及生物多样性演化提供解释机制。