生命的演化——从原始非细胞到人类

人们常以“从鱼到人”来说明人类的起源。但需要弄清的是:“从鱼到人”的过程究竟如何?鱼又怎样发展而来?这里,也就是要探究从最古的生物发展到人类所经历的各个主要阶段的情况。我们知道,世界上最早的生命是一种原始非细胞,称为原生体。这就是生命的开始。原生体经过发展,成为原核单细胞。这种最原始的细胞没有细胞核和细胞器,大约在32亿年前就出现了。10多亿年前,原核单细胞又进化成具有细胞核和细胞器的真核单细胞,真核单细胞又不断分裂和增殖,向群体,多细胞生物进化。     

从生命伦理到生命法

20世纪下半叶以来,生命科技的发展极大地增进了人类的福祉,但也引生了大量伦理与法律问题,使得生命科技的伦理调整与法律规范成为必然。在生命科技发展的过程中,生命伦理发挥了重要的引领作用,它以其自身特定的机制保障着生命科技的健康发展。生命伦理与生命法存在着明显区别,这些区别使得生命伦理在现代生命科技社会中无法独立承担引领生命科技健康发展的使命,而必须与生命法共同在生命科技社会治理中发挥作用。在现代生命科技社会中,生命法具有不可取代的重要作用,正是基于此,20世纪70年代以来,各国兴起了一场生命伦理法律化的运动,纷纷强化了本国的生命法制建设,改变了以往单纯依赖生命伦理调整生命科技活动的历史,使法律也参与到生命科技的规制中来。人类生命科技治理必然要经历一个由单纯依赖生命伦理到依赖生命法与生命伦理相结合的发展阶段。当前,我国生命立法还存在诸多不足,难以适应生命科技发展的现实需要,需要采取相应的完善对策。     

早期生命形态演化研究中的定量方法

定量古生物学是现代古生物学的一个分支,提倡用定量的手段来研究地质历史时期生命的演化过程。我国从事定量古生物研究的群体较小,特别是对前寒武纪早期生命演化的定量研究还没有系统地展开。这篇文章将主要介绍如何利用定量手段来研究前寒武纪化石的形态演化。对于前寒武纪化石,由于大部分化石分类属性的不确定性,通常使用几何性状对化石的最基本形态结构进行分析,并用存在/缺失(1/0)这种离散变量对每个性状进行量化。非参数多维标量分析方法[Non-parametric multidimensional scaling analysis(MDS)]可以将高维度的离散数据投影到二维或者三维的形态空间上,进而探讨生物群在形态空间中所占有的范围;由离散变量计算得出的生物群的表形分异度(morphological disparity)可以用MDS方差或者平均差异参数[Mean dissimilarity coeffi-cient(MDC)]来计算。形态空间的范围(morphospace range)和表形分异度是相互联系的,如果形态空间范围是固定的,那么表形分异度实际上代表了生物群在形态空间中的分布密度。在解释数据之前,需要对可能存在的样本效应进行测试。常用的方法包括稀释法(rarefaction)、随机取样法(randomization)和自举法(bootstrapping)等。为了帮助读者进一步了解这些方法的使用,文中列举了三个实例:伊迪卡拉生物的形态演化,元古代宏观藻类的形态演化和元古代及寒武纪疑源类的演化。     

美国能源部的从基因组到生命计划

1990年至今 ,人类基因组计划已实施十年 ,为了进一步揭示生命 ,美国能源部于今年 2月 12日提出了继人类基因组计划后的又一个十年计划———从人类基因组到生命计划 (ｇｅｎｏｍｅｓｔｏｌｉｆｅｐｒｏｇｒａｍ)。这项计划的目的在于以从微生物到高等生物的ＤＮＡ序列为起点 ,有序地解决一系列生命进程的重大问题 ,最终达到对生命体系基本的、全面的、系统的理解。为迎接这一挑战 ,该计划提出了有步骤的四项技术目标 ,以最后实现在计算机上模拟“人工生命” ,对复杂生命体系进行精确的描述和预测。这四项技术目标 (ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｇｏ…     

生命为征服蓝天所做的努力——从恐龙到鸟类的羽翼演化

正大家想过吗,世界上如果没有鸟类,将会非常寂寞!鸟类是世界上最为灵动的生命,它们的存在为世界增添了无限生机,无论是清晨动听的鸟鸣,还是广袤天空下优美翱翔的身姿,都在昭示着世界的美好和生命的神奇!那么鸟类是何时出现在地球上,是如何练就这独特高超的飞翔本领的呢?这说起来可是一言难尽。对于鸟类的起源,科学家们经过长期的研究探讨,似乎已经达成一个共识,那就是认为鸟类的祖先来自赫赫有名的恐龙家族。具体来说,     

从碱基到人造生命——基因组的从头合成

人工方法合成基因可通过DNA化学合成,这也是基因获取的手段之一,是密码子优化、蛋白质工程、代谢工程及基因组工程等方面不可缺少的技术。本文从寡核苷酸的合成开始,对短片段DNA的合成、基因长度的DNA合成、基因组长度的DNA合成、长片段及基因组水平的DNA组装、基因组DNA的移植等方面的技术和问题进行了阐述。     

温室的演化—从暖洞子到人工生物圈

研究和控制植物的生长发育以求增加产量的办法,主要有两方面:一是通过选择和改造植物本身,如选种、育种、嫁接、杂交等手段而产生良好的品系,现已从经验的杂交遗传,深入到细胞工程和基因工程,开创了新的突破;另一方面则是通过改变环境条件,如耕耘、灌溉、施肥、保温、保湿、通风、透光等措施来控制植物的生育活动,从而增加其经济产量。现在对于改良植物的大气环境的一些方式,就数十年来我个人所见所闻的情况来谈一谈。     

从无生命到有生命：可降解钙磷人工骨的生物转化

从无生命到有生命──可降解钙磷人工骨的生物转化夏志道（同济医科大学附属协和医院骨科武汉４３００２２）李世普（武汉工业大学生物材料与工程研究中心武汉４３００７０）可降解钙磷人工骨是一种与人体骨骼理化和生物学性能类似，且能被人体吸收并逐步转化为自体成分的...     

疫苗的研究:从概念到早期临床试验

<正>进入21世纪,一系列微生物学和分子生物学的进步允许用于新疫苗的抗原被明确地鉴定、设计、生产和投递,旨在优化诱导对明确的免疫原的保护性免疫应答。有关免疫系统正常工作和宿主-病原体相互作用的新认识促进了疫苗设计的合理性。疫苗的设计工具箱包括用全病原体、蛋白亚单位、多糖和病原体样颗粒来制备的疫苗,病毒/细菌载体的使用,加上以增强和扩展免疫应答的免疫佐剂和结合     

地球早期的生命

有些东西每个人都以为很明白,但是仔细追究起来却又不甚了了。例如单拿出一些常见的东西来要判断是否是生命,大概不会有什么困难,但是当迫问“什么是生命”就难以回答了。古人因为植物“不动”,从而认为其低动物一等,更接近无生命的物体;但是即使是植物也很容易与岩石等无生命的物质区分开来。自从发明了显微镜,人类认识到了更多的生命形式。千差万别的类群都被我们看作的生命,在此背后的标准是什么？生命的本质究竟是什么呢？     

体内连续进化——从噬菌体到真核基因组的进化故事（英文）

进化是生物多样性产生和保留的自然进程。通过对编码蛋白质的基因进行有目的地设计和改造,获得性能更优异的蛋白质用于生产生活,是蛋白质工程的目的所在。为了在实验室中通过定向进化的蛋白质工程模拟自然进化的实现过程,研究人员通过在快速增殖的原核生物和简单的真核生物中引入靶向诱变元件,建立了各种体内连续进化系统。本综述介绍了体内连续进化平台的现状,重点关注噬菌体和酵母中人工进化技术的研究进展,并对其在生物技术领域中的成功应用进行了总结,最后简要展望了体内连续进化这一新兴领域的发展方向。     

从人类基因组到人造生命:克雷格·文特尔领路生命科学

2010年5月20日,美国Science杂志报道J.Craig Venter的研究小组制造了第一个能够自我复制的人工合成生命,并立即引发了人们对这一研究潜在威胁的担忧和有关生物安全和生物伦理的讨论。但同时,这一成果也是人类在合成生物学领域的一次突破。我们相信在后基因组时代,合成生物学的发展必将广泛地应用于能源、环境、材料、医药等诸多领域,从而影响和改变人类未来的生活。     

从起点到起点:哺乳动物早期胚胎发育研究进展

以哺乳动物早期胚胎发育几个核心科学问题为引导,简述历史上哺乳动物早期胚胎发育研究中一些理论认知的突破如何在医学领域对人类生殖和健康作出的重大贡献,总结目前哺乳动物早期胚胎发育研究面临的巨大挑战,展望未来哺乳动物早期胚胎发育研究将在哪些方面对于人类生殖和健康作出新的贡献。     

鸟类对高海拔环境的适应性演化:从表型到基因组

解析鸟类对高海拔高寒、低氧与强紫外辐射等极端环境的适应性状与遗传基础一直是演化生物学和群体遗传学的重点研究内容.在表型上,比较形态与生理学等方法揭示了高海拔鸟类形态、飞行能力以及血液生理等特征发生了显著变化.在基因型上,与氧运输和氧利用相关基因(如血红蛋白基因、细胞色素C氧化酶基因等)在高海拔鸟类中发生了适应性演化,进而改变相应蛋白的功能以适应低氧生存.近年随着高通量测序技术的发展,大规模比较基因组与转录组分析正逐步揭示鸟类高海拔适应的遗传机制.尽管传统手段与测序技术从不同角度揭示了鸟类高海拔适应方式,但当前仍缺乏对高海拔适应性状与遗传机制的系统性分析,尤其是在解析高寒低氧环境鸟类能量代谢策略上更加滞后;同时对涉及表型可塑性的复杂性状遗传解析也是当前的一大难题.因此,整合传统与各种组学手段,引入功能实验与同质园实验将会更高效、彻底地破译鸟类高海拔适应性状的遗传基础,这也是未来解析鸟类高海拔适应的研究趋势.     

孔子鸟与鸟类的早期演化

大量孔子乌标本的出现,使得我们能够识别这一早期鸟类的一些前所未知的形态特征。依据这些特征,并结合近年来中国发现的其他中生代鸟类资料,我们可以进一步探讨早期鸟类研究中存在的某些问题,诸如鸟类飞行的起源等。孔子鸟头骨的最典型特征是进步的角质像的出现和原始眶后骨的完全保留。孔子鸟的眶后骨和颧骨相连接,这一特征尚未见于其他鸟类。由于始祖鸟也已缺失了眶后骨,因此眶后骨在孔子鸟中的存在,进一步证实了始祖鸟在早期鸟类演化中的旁支地位,同时也表明,鸟类真正的祖先比我们以往所了解的更加原始。孔子鸟保留了三个指爪。第三指爪（中间一个）常较退化,这和飞羽附着第三指有关。发育的趾爪及指爪,显示孔子鸟适应攀援树木的生活。基本愈合的尾椎和尚不完善的飞行器官,不仅支持这一假设,而且可能还表明,孔子鸟尚不能从地面起飞。孔子鸟尚未发育小冀羽,这也更加证实了其飞行的原始性。孔子鸟的某些个体,保存一对长的尾羽,这可能代表雄性的特征。另一些个体的头部还保留装饰性羽毛。数百件个体的集中发现或许还表明,孔子鸟具备了某些现生鸟类集群性的行为方式。个体大小的变化在早期鸟类飞行能力演化中的作用十分显著。早白垩世的反鸟类的成员都明显小于始祖鸟和孔子鸟,加之拥?     

从生命分子的人工合成到合成生命——人工合成胰岛素事业在新时代的继承及超越

<正>1965年,当人工全合成结晶牛胰岛素成果向世人发布的时候,我刚从初中升入高中。虽然不可能有深刻的认识,但是,它确实再一次坚定了我要学习生物的决心,当时特别感觉要学生化,而且是北京大学的生化!然而,一年之后,"文化大革命"开始,读大学是不可能了。于是,研究生物学的理想,转化成了"广阔天地,大有作为"的插队落户实践;而大学教科书,也就转换成了马列经典。当读到恩格斯《自然辨证法》中"生命是蛋白体的存在形     

种子植物的起源及其早期演化

迄今为止世界上最早的种子植物发现于北美和欧洲西北部的晚泥盆纪地层。这些种子植物可能起源于前裸子植物，即解剖构造上较为进化的一类蕨类植物。然而，从目前的证据来看尚无法确切判断这些种子植物起源于前裸子植物中的某个特定类群，比如古羊齿目和戟枝木目。作者总结了种子植物祖先的有关证据，并对目前已知的最早的种子植物的形态进行了概述。由于种子植物自出现起即表现出丰富的形态多样性，因而尚无法对某个可能的祖先形态作出判断。目前的研究尚不能确切回答种子植物起源的全部问题，仍需寻找有关前裸子植物与种子植物过渡类型的新证据。作者对未来的研究提出了建议     

真黏菌乃真核——从细胞学角度看黏菌

正一般认为,真核细胞和原核细胞最大的区别在于真核细胞具有完整的细胞核,而由真核细胞构成的生物叫真核生物,由原核细胞构成的生物叫原核生物。原核生物一般都是单细胞生物,真核生物则既有单细胞的,也有多细胞的。真黏菌具有4个典型的阶段:孢子、游动胞、黏变形体和原质团。这类生物通常会有一段黏黏的时期,因此得名黏菌。这个黏黏的阶段就是黏菌的营养生长期,即黏菌的原质团时期。这些黏黏