分子进化与分子改造

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1、分子进化与分子改造第九章本章主要内容古DNA生物进化的分子基础分子钟基因与基因组的进化生命的改造《老山发现大型西汉王陵墓》《北京晚报》（2000年3月18日）《老山汉墓考古发掘进入核心部分》《人民日报》(2000年08月20日）墓主（西汉诸侯王后）尸骨鉴定为女性，年龄约30岁，身高约1.60米此次头像复原品的作者——纪元，是我国首屈一指的单个人体复原领域专家。他所在的单位——公安部物证鉴定中心也是目前我国人体复原最具权威的机构。”纪元介绍说：此次所采用的颅骨面貌复原技术已经有100多年历史，其科学依据是人体头面部的解剖学规律，且在单体复原方面具有较高的精确度。世界上

2、第一次运用它是为著名艺术家巴赫进行头像复原并取得了成功。目前在我国这项技术主要运用于破案之中。《老山汉墓走出西域美女汉墓女主人头像复原记》(北京青年报?2001年4月20日)《DNA证实老山汉墓女主人是中原人》2003-05-15新华网2002年10月吉林大学边疆考古研究中心的研究结果表明，北京老山汉墓女主人的DNA序列属于亚洲M谱系，代表了东亚地区现代人群的某种祖先类型的遗传学性状。由于老山汉墓女主人的肢骨、牙齿等骨骼保存状况欠佳，骨样本中DNA降解严重、含量很少，因此未能提取出线粒体DNA进行分子生物学扩增和测序分析。最后经过课题组成员坚韧不拔的努力和反复实验

3、，终于从颅腔中偶然保存下来的一块干燥脑组织的三个不同部位成功得到了古DNA模板，并扩增测序。结果表明：同一抽提产物的平等测序结果相同，三个不同部位所得序列一致，该序列真实地反映了老山汉墓女墓主的遗传信息。古代DNA是指从田野考古发掘中出土的古代人类和动物遗骸以及古生物化石中提取的古代生物分子。随着现代生物技术、有机地球化学理论和实验技术不断发展，人们对古代DNA的研究也不断深入。把古代DNA数据与现代基因库中的数据资料相结合，便可以构建出某一生物门类的系统发育树，从而进一步探讨人类的演化与迁移等重大问题。一、古DNA分子系统学与古分子系统学古生物遗体、化石保存的三种

4、信息?1、形态学信息2、化学信息（生物的代谢产物和一般的生物化学分子）3、遗传信息（保存的一级结构生物大分子,即基因产物和基因片段）分子系统学（MolecularSystematics）：从生物大分子（氨基酸、核苷酸）的遗传信息推断生物进化的历史，并以系统树谱系的形式表达出来。古分子系统学：利用古代DNA保留的遗传信息进行分子系统学研究。二、生物进化的分子基础1、经典的进化研究方法系统学(Systematics)分类学(Taxonomy)化石证据(Fossil)比较形态学证据(Comparativemorphology)比较生理学证据(Comparativephys

5、iology)Darwin,Charles(1809-1882)《TheOriginofSpecies》1859??2、进化的分子途径普适性由4种核酸组成衍生出分子水平的进化，表现为DNA序列的演化、氨基酸序列演化和蛋白质结构的演化。可比较性通过比较不同物种的有关DNA序列，建立DNA序列、氨基酸序列、蛋白质结构以及形态、性状的演化模型或数学模型。??基因组编码信息的丰富与形态、性状包含的信息相比，基因组序列包含更多、更复杂的信息结构进化学的分子途径。Whatcanwedoformolecularevolution?序列比较?源于同一祖先DNA/氨基酸序列的两条DN

6、A/氨基酸序列，考察二者的差异。序列差异?进化过程中分子突变的痕迹。分子进化?以累计在DNA/氨基酸分子上的历史信息为基础研究分子水平的生物进化过程和机制。分子系统发育学（MolecularPhylogenetics）分子系统学（MolecularSystematics）3、生物进化的分子机制基因突变固定在生物个体以及物种内传递给后代遗传漂变自然选择产生新的形态、性状1、核苷酸替代、插入/缺失、重组2、基因转换分子系统学是研究进化机制的一个重要工具4、分子进化的两个特点生物大分子进化速率相对恒定随时间的改变主要表现为核苷酸、蛋白质一级结构的改变不同物种同源大分子的分

7、子进化速率大体相同，例如人与马的血红蛋白氨基酸序列差异0.8×10-9/AA.a，人与鲤鱼0.6×10-9/AA.a分子进化速率远远比表型进化速率稳定生物大分子进化保守功能重要的大分子在进化速率上明显低于那些功能不重要的引起表型发生显著改变的突变频率要低于无明显表型改变的频率?5、分子进化树《真假公主》——1917年俄国末代王朝被推翻，贵族与侍卫全部逃走，而沙皇可怜的儿子老少一个都没走脱，并于1918年被全部处决。但民间却流传着沙皇的小女儿死里逃生，远走他乡的故事。为了得到俄国沙皇的一千万遗产，许多人绞尽脑汁寻找安娜公主，终无所获。俄国贵族后裔布丁将军终于找到一