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1、生物进化理论的新进展潘宝平(天津师范大学化学与生命科学学院天津300074)摘要介绍了近年来有关生物进化理论研究的新成果,分别对进化的方式、速率和原因等核心问题进行了例证说明,初步引入了非线性科学中的自组织理论,并比较了经典进化论与新兴学说的立论依据与差别。对于正确理解生物进化的过程具有一定的参考价值。关键词分子进化动物大爆发同源异型基因盒生物进化论是生物学科体系的轴心,有关进化的以随机地发生更换,并且可以在种类间及种内群体之思想、事实、原理和规律又始终贯穿于生物各分支学科间随机地漂动而产生明显的差异,但这种变化并不影的教学之中。20世纪中后期,随着分子生物学技术的应响生命体的生存价值(包括
2、蛋白质空间结构、带电性和用以及其他学科与生命科学的相互渗透,许多学者相功能区等特性),故称之为保守性替换。蛋白质的这种继提出了一些新的进化观点或学说,尤其在生物进化不可变区与可变区的特性在其他生物大分子的结构研的机制、方式等方面的理论不仅开拓了新的研究领域,究中均得到了进一步证实,而且发现可变区一般要大而且对于揭示生命现象的本质、生命物质运动的基本于不可变区,此区域产生的保守性替换达到总替换数规律等自然科学的核心命题也有着重要的借鉴意义。的68%左右。此外,对于DNA的功能区域的研究结果当前,国内外的一些专家认为对生物进化原因、方式、也说明了分子内部具有随机变化的特性;例如在现存步骤等方面的
3、深层探索是自然科学的前沿问题之一。生物体的DNA中包含着转录顺序和不转录顺序,具有1中性学说与分子进化的机制功能的转录顺序包括结构基因、调节基因等,它们可以中性突变进化学说(Neutralmutationrandom通过转译表达为生物体的各种性状。不转录顺序包括drifthypothesis)是日本学者木村资生(Motto.重复顺序、内含子、假基因和退化基因等无意义的顺Kimura)、美国科学家雅克·金(J.L.King)和托马斯·序。从整体DNA顺序研究中发现多数生命体的DNA朱克斯(T.H.Jukes)等人先后提出的,该理论是在对含量要比载有遗传信息能力的基因大得多。如哺乳动9DNA分子
4、的结构和基因表达的过程进行了精确定位物(包括人类)的DNA含量约为3.6×10个碱基对和量化分析基础上确立的,其主要观点与传统进化论(bp),相当于容纳300万个基因的DNA含量,而实际的分歧较大。分子生物学研究证明;多数突变是中性上大约只有几万个有效基因。在这个庞大的分子的结的,即不会改变生物个体的生存价值。例如遗传三联体构中非功能性的DNA可以随时发生突变、遗传漂变等3分子内部的演化效应,都不会影响生命体的生存价值。密码有4=64个,而被其编码的氨基酸只有20种,因此,当三联体密码中的1个核苷酸(尤其是第3位)发中性学说与现代达尔文学说在进化机制方面的主生置换往往不会使氨基酸类型发生改变
5、。如64个密码要不同点有:1)对于突变的理解,经典的进化论将突变子中除去3个终止密码(UAG、UAA、UGA)外还有61都确定为“有利”或“有害”的意义变化,并且这种突变个有意义密码,那么,作为三联体密码的每一个位置可经过直接的环境作用与时间的积累产生适应或淘汰的以发生3种替换,3个位置则会有9种替换方式,下面进化结果。而中性学说在对生物大分子的量化分析后以AAA密码的替换为例:认为,基因或蛋白质随时会产生大量的中性(无明显意UUU义)的分子内部突变,中性突变再通过随机漂变在群体AAA→AAC→ACA→CAA中消失或固定下来,再经过时间积累而形成分子的进GGG化;2)对进化一词含义的理解,经
6、典的进化论认为只有由此看来,从1个密码替换到另一个有意义的密在表型水平(宏观)产生明显性状差异的特征才称之为码共有61×9=549种方式。通过定量分析后,发现不进化(这里称为狭义进化)。而中性学说认为生物大分改变氨基酸类型的中性突变有134种,占549种突变子内部的各种随机变化均可视为进化,包括无意义或的24.4%。另外,蛋白质的保守性替换是中性理论的又有意义的分子变化(这里称为广义的进化);3)对自然一证据;迪克森(R.E.Dickson)曾对34种生物的细胞选择的理解,经典进化论认为自然选择是进化的核心色素C一级结构中的氨基酸顺序分析后,利用X射线机制,是确定生物进化方向的外部因素。而中
7、性学说认衍射对其三级空间结构进行对比分析时发现了蛋白质为分子内部的变化并非自然选择的直接作用,而大量的不可变区与可变区。在可变区域内的氨基酸残基可的中性突变和遗传漂变对演化起着重要的角色。虽然—8—生物学通报2002年第37卷第2期©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.
