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     

寄生虫及其宿主协同进化的研究进展

本文对寄生虫及其宿主协同进化的研究进行了回顾,将其发展分为三个阶段：1．寄生虫-宿主协同进化的初步认识;2．协同进化模式及其内在机制的探索;3．协同进化机制研究方法的发展。目前的研究主要集中于协同进化生物学意义的进一步深入探讨。同时,对协同进化的有关概念、方法和本学科的发展进行了简单阐述和讨论。     

“物种间的相互关系与协同进化”研讨会将于2004年12月在云南西双版纳召开

为了总结中国科学院知识创新重要方向性项目“物种间的相互关系及其生态学效应”的最新研究成果,把握该领域的国际发展水平和研究热点,促进协同进化研究在我国的发展,定于2 0 0 4年1 2月1～3日在西双版纳召开中国科学院“物种间的相互关系及进化”学术研讨会。本次会议是在我国举行的首次“协同进化”专题的学术研讨会,会议将邀请国际著名学者与会并做专题报告。会议主题:( 1 )协同进化的理论与发展;( 2 )昆虫与寄主植物间的协同进化;( 3 )传粉系统的专化与泛化;( 4 )植物种子散布中的动植物相互关系;( 5 )榕树与榕小蜂的协同进化关系;( 6)…     

植物进化路线的一种图示法

在初中植物教材中,讲述了植物进化的证据、历程和原因。我在教学实践中体会到,要使学生建立上述概念和掌握基本知识,采用图示法讲述能收到较好的效果。在这个“植物界进化的路线图”(图1)中,除了反映了植物类群的来龙去脉外,还体现了类群与其生活环境的统一关系以及类群的复杂程度随地质年代的变化关系。利用这张图讲述进化的证据(再配合化石或挂图)、历程、原因和规律,是一种直观的教学手段。     

榕-传粉榕小蜂间的专一性与协同进化

共生体系的长期维持引发了一系列进化问题, 特别是共生双方的相互适应、协同进化成为进化理论的一大挑战。榕和传粉榕小蜂是目前所知的专性最强的共生体系之一, 两者异常丰富的物种组成以及宿主多样的生活型为以上问题的研究提供了理想的体系。早期认为榕与其传粉小蜂间均为狭义协同进化, 一对一原则在该体系中具有普适性。然而近年来发现越来越多的例外, 特别是宿主转移现象在某些地区、某些榕属类群中的普遍存在, 使榕及其传粉小蜂间严格的物种专一性及协同进化发生在物种水平的观点受到质疑, 最近提出了一个新的协同进化模式来解释榕与其传粉小蜂的对应关系。榕与传粉小蜂间的进化模式说明两者间既有狭义的协同进化, 也有发散协同进化关系, 从而导致它们之间物种专一性不同。目前, 两种协同进化模式在该系统中的相对重要性仍存在很大争议, 不同地区、不同榕属类群中两者的物种专一性程度和产生原因可能有很大差异, 榕与传粉榕小蜂系统的复杂性决定了不能将某些地区和某些类群的结论简单扩展, 有关该体系协同进化主导模式的正确评判有待于对不同地区和不同榕属类群对应传粉小蜂的物种组成、来源方式, 以及共生双方的系统发生关系进行更广泛、更深入的研究。     

植物与草食动物之间的协同适应及进化

通常协同进化是指一个物种 (或种群 )的遗传结构由于回应于另一个物种 (或种群 )遗传结构的变化而发生的相应改变。广义的理解 ,协同进化是相互作用的物种之间的互惠进化。生物之间、特别是植物与草食动物之间的协同适应与进化 ,已经成为生物进化、生态、遗传等学科十分关注的问题 ,可能成为生物学中各学科研究的交汇点或结点。作者具体阐述了 :(1)生物之间协同进化的研究意义 ,包括对生物学与生态学的价值 ;(2 )生物之间协同进化研究的限制或困难 ,诸如时间、研究对象、进化等级尺度和研究方法的限制 ;(3)植物与草食动物之间协同进化的主要研究对象 (系统 ) ,即昆虫传粉系统、昆虫诱导植物反应系统、种子散布系统、以及大型草食动物采食与植物反应系统 ;(4 )植物与草食动物之间协同进化的主要研究内容 ,包括适应特征 (性状 )——物种的可塑性 ,以及适应机制——物种适应过程与策略两个方面 ;(5 )植物与草食动物之间协同进化研究的存在问题及研究方向     

40种蕨类植物matK基因的系统分类及分子进化研究

采用“放松分子钟”模型、氨基酸位点正选择模型和分子内共进化网络估算方法,对蕨类植物Ⅱ型内含子成熟酶蛋白K(Maturase K,MATK)编码基因matK的进化趋势进行研究。结果显示:matK基因在蕨类植物系统学研究中具有一定的应用价值,与rbcL基因和psaA基因联合后能显著提升系统发育树的可信度;蕨类植物MATK蛋白中存在少数曾经历正选择的位点;MATK蛋白内部有多对氨基酸位点共同构成共进化网络。在被子植物兴起环境改变后,MATK蛋白部分位点发生适应性进化,通过位点间共进化网络协同作用方式提升蕨类植物对新光合环境的适应能力。     

基因间的同源关系

同源是指从共同祖先的特性遗传下来的通常带有分歧的两个特征之间的关系。同源概念组成了进化基因组学的基础并对功能基因组学有巨大作用,但基于对同源概念的不准确理解,当前对其有诸多模糊表述,因此了解其确切含义具有重要意义。本文就同源、直系同源和旁系同源的概念和性质进行综述。     

基因间的同源关系

同源是指从共同祖先的特性遗传下来的通常带有分歧的两个特征之间的关系。同源概念组成了进化基因组学的基础并对功能基因组学有巨大作用,但基于对同源概念的不准确理解,当前对其有诸多模糊表述,因此了解其确切含义具有重要意义。本文就同源、直系同源和旁系同源的概念和性质进行综述。     

食果动物与被取食植物的相互关系:协同进化?

在种子传播过程中动植物是否存在协同进化关系一直是争论的焦点。有观点认为,植物通过食果动物对其种子的传播可能获得逃避种子捕食者、占据新的生境斑块和基因流动等好处,而动物通过消化果肉获得营养和能量作为回报,动植物彼此相互作用,进而可能建立协同进化关系。动植物之间还可能发生在种、属或科水平以上的多物种的多配协同进化,或者通过关键种的协同进化来带动其他食果动物和植物相关性状的进化。“果肉防御假说”则认为果肉原本是保护种子的防御组织,后来才进化成为吸引食果动物以促进种子传播的物质。然而,食果动物和植物一对一的协同进化的例证并不多见;适合种子萌发和生长的环境在时空上难以确定;食果动物和植物的进化速度不一致;植物与种子传播者的选择压力存在着高度的不对称和不平衡,加上环境因素的重要影响,这种选择压力受到极大的限制而有可能变得不显著。种子传播中动植物在进化意义上的关系尚需进一步研究。未来研究应对食果动物和植物关系的复杂性和多样性有足够的认识。通过对系统发育中相联系的不同种的动植物关系的比较研究来揭示动植物关系对物种分化的影响,有可能为检验食果动物和植物之间的协同进化关系提供新的证据。食果动物传播种子对植物群落动态变化的影响、动植物关系和生物多样性保护等仍将是该领域研究的热点。     

稳态概念的再认识

传统的稳态概念,主要集中在机体的内环境受干扰后才自动发生的校正反应上,也可称为“反应性稳态”。生物在进化过程中还发展了对各种周期性(昼夜、月、年等)环境变化预先发生适应性反应的精确定时系统(生物钟),故稳态概念应作进一步延伸,包括“预言性稳态”这样一种新观点;它可以使机体在环境周期性变化到来之前,最有效地作好准备或激活稳态调节机制。     

植食性哺乳动物与植物协同进化研究进展

从动物-植物协同进化模式,植物对动物采食反应及动物对植物防卫的适应对策等方面综述了以植物次生化合物为媒介的植食性哺乳动物-植物协同进化的研究进展,动物与植物的协同进化模式包括成对协同进化,扩散协同进化,躲避-辐射协同进化,多样性的协同进化,平行分枝进化,互惠进化等模式,植物不仅以超补偿反应,物理防卫作为对植食性动物采食的应答,延长植食性动物的觅食时间,降低植食性动物的觅食效率,更能以其派生的次生化合物抑制动物的摄食,进而影响其消化,代谢及生长等生理生态特征,动物通过改变觅食行为,调整对各食物项目的相对摄入量,减少次生化合物的摄入量,动物还通过氧化,还原,络合,改变消化道内环境,形成相应的降解酶,改变代谢率等途径降低次生化合物对其的负作用。     

关于物种概念的补充说明

我们在“分类学的若干基本概念”一文内,曾就物种概念的三个要点作了说明,即:1.物种是客观存在,2.物种是进化单元,3.物种是繁殖群体。鉴于近年来在物种问题的讨论中,一般对物种的真实性和群休概念注意较多,而对于进化单元的概念,似乎还没有受到应有的重视,因此拟就这方面作若干补充说明。 我们在前几篇报告内曾一再强调进化单元的物种概念,在纪念“物种起源”出版一百周年的论文内(1959),曾特别讨论了通过物种形成的生物进化过程;在1957年发表的、     

啮齿动物对种子的传播

简要介绍了扩散、传播植物种子的啮齿动物种类、它们传播的植物种子种类,以及啮齿动物对植物种子扩散、传播的主动、被动方式及双方在这一体系中的互惠关系和可能存在的协同进化关系。     

协同演化概念的发展、使用误区与研究证据

自然选择是生物演化的重要动力,而协同演化的理念使人们认识到,互作物种之间彼此交互的选择也可以驱动物种发生演化.自1964年正式提出以来,协同演化的概念经历了充分的发展与拓展,但使用误区也多种多样;虽然不断有研究验证一些生态互作关系的确是协同演化,但质疑协同演化关系真实性的论断也时有报道.为了理清协同演化概念中存在的认识误区,我们尝试提出避免误区的3条简要准则,即具有互作关系、交互选择、协同系统发生.通过文献计量学分析量化了协同演化概念的发展,显示协同演化概念向非进化生物学领域的迅猛拓展,同时统计结果也揭示了人们对多个易与协同演化概念混淆的术语的使用情况尚在合理的范围.依据生态关系,我们总结了现有的发生协同演化的互作系统及证据;介绍了协同演化的地理镶嵌理论的内容与案例.对协同演化概念的历史梳理、文献计量、证据收集和前沿发展方向的介绍,有助于促进人们对协同演化的深入理解,避免误用术语,期望为后续协同演化方向的研究提供有益的参考.     

高中生物学新课程标准教学研讨"生物的进化"的教学构思

20世纪伟大的进化生物学家恩斯特·迈尔(Ernst Mayr)曾经说过,进化是生物学中最重要的概念。如果不考虑进化的话,对生物学中任何为什么的问题都无法得出确切的答案。可想而知,“生物的进化”在高中生物学必修课程的“遗传与进化”模块中必然占有举足轻重的地位,在整个课程中也有其独特的教育价值。     

巢寄生的协同进化

巢寄生现象一直是鸟类学专家探讨的热点问题,对于协同进化的问题又有许多不同理论。从宿主的2种对待寄生卵的行为出发,对于巢寄生协同进化的各种理论做了简单的归纳。其中宿主的拒卵行为被认为是一种适应性的表现,这导致和寄生鸟的进化竞争。而对宿主接受卵的行为却有2种不同的观点,即进化滞后说和进化平衡说,这2种学说从不同的方面都能解释宿主接受卵的行为。关于巢寄生的协同进化问题还需要进一步的研究和更多的实例证明．     

"生态环境"内涵界定探讨

“生态环境”是在中国使用频率较高的一个名词,由于一直没有明确而公认的定义,使用者往往误用,不利于今后理论研究和实践工作。本文追溯了生态环境概念的起源,对比分析了“生态环境”内涵的不同理解,基于生态学、环境科学理论,认为生态环境是以特定生物体(包括人类)为中心,多元复合生态系统各要素和生态关系的总和,强调生态系统的整体性、连续性、稳定性和协同进化性,以及在此基础上对主体提供的环境功能。     

革叶算盘子与两种头细蛾互惠共生体系的生物学研究

探索担头细蛾Epicephala duoplantaria和革叶头细蛾Epicephala daltonii共同为革叶算盘子Glochidion daltonii传粉的"一对二"协同进化模式。本文在野外观察和室内实验的基础上,对两种传粉头细蛾个体发育过程中生活习性和生活史进行详细研究并对比,记述共生双方利益得失;对比研究两种头细蛾幼虫形态特征的异同。结果表明,担头细蛾和革叶头细蛾在革叶算盘子上每年均为1个世代,幼虫和成虫的活动时间分别在2月-4月和4月-5月;革叶算盘子结实率为11.20%-27.02%,其中被蛀食率为26.47%-44.83%;果实中的种子败育率为26.03%-34.68%,种子被头细蛾蛀食率为9.29%-17.95%;平均每头幼虫消耗2.59-2.94粒种子来满足自身生长发育,每个植株留有49.53%-62.63%完好的种子,以维持互惠共生关系的稳定;产卵方式的差异导致担头细蛾的种群数量远高于革叶头细蛾;两种头细蛾的幼虫形态趋同进化但各自具有特性,这与革叶算盘子的形态特征及两种头细蛾习性有关。担头细蛾和革叶头细蛾共同为革叶算盘子传粉,形成了特殊的"一对二"协同进化互惠共生体系,推测担头细蛾是寄主转移来的传粉者,但该互惠共生体系并不稳定。     

浅谈"协同进化"

“协同进化”(Coevolution)一词是 196 4年 Ehrhich和 Raven在《Evolution》(进化 )杂志上正式首次提出 ,用以阐述昆虫与植物 (蝴蝶及其采食植物之间 )进化历程中的相互关系。现已广泛用于描述自然界中相互之间有密切关系的物种 (甚至器官 )的进化模式 ,是进化生物学、系统学、生态学乃至发育生物学等学科的一个研究热点。援引《Biology》(Starr主编 ,1994 ,第 2版 )中的定义 ,协同进化是指自然生境中两个或多个物种 ,由于生态上的密切联系 ,其进化历程相互依赖 ,当一个物种进化时 ,物种间的选择压力发生改变 ,其他物种将发生与之相适应…