分子钟、遗传漂变和生物进化.doc

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1、分子钟、遗传漂变与生物进化一、发现简史木村资生毕业于日本京都大学，专业是细胞生物学，但是他却对遗传学有着浓厚的兴趣，尤其是遗传学与数学的结合。上世纪60年代，木村与合作者一起研究了一些物种的蛋白质结构，发现不同物种之间蛋白质的结构差异与它们之间的亲缘关系有关，越接近的物种差异越小。由于蛋白质是由基因编码的，因此亲缘关系越近的物种，其基因的差异也就越小（生物体的全部基因成为基因组，所以也可以说是基因组的差异越小）。木村等人继而进一步发现，这些蛋白质以及DNA分子在不同物种之间的变化率，也就是突变率大体上是恒定的，与物种以及时间没有关系，而这个突变率是很高的。　　因此，木村资

2、生提出了自己的理论——中性理论，即绝大多数突变都是中性或近中性的。   他的这一理论于1968年发表在《自然》杂志上，短短一页半纸。在文章的摘要只写了一句话：计算核苷酸替换的进化速率（即是指突变率），发现一个好像很高的值，因此许多突变一定是中性的。文章中用数学方法论证了这一假说，大家如果感兴趣可以找找读一读这篇可爱的文章。第二年，几个美国科学家又用大量资料证实了这一理论。二、原理解释　　　　中性学说的内容就是说分子水平上的突变大多数是中性或近中性的，因此自然选择对它们不起作用。自然选择倾向于保留下来那些能够适应环境的基因，那么对于分子水平上的进化，由于大多数突变是中性的，

3、所以它们是否能在一个群体中保留下来就不是取决于自然选择，而是取决于上一代随机传给下一代。基因频率在群体中随机变化，这一过程就称为随机遗传漂变。既然随机遗传漂变也能够使一个基因在群体中得到保留，那么毫无疑问，它也是进化的驱动力之一。而且在分子水平上，由于自然选择不起作用，所以决定分子进化的因素是随机遗传漂变。分子水平上的突变大多数是中性的和近中性的主要有两个原因：一是因为基因上的的突变有时候不会改变编码的蛋白质，即同义突变，不会影响基因的功能；二是因为生物体内的DNA除了有功能的部分外，还有大量非编码区，它们的改变也不会影响功能。这些在中性学说之后一一得到证明。　　　　由于

4、分子的中性突变速率基本是恒定的，所以可以用它来衡量不同物种间的进化关系，这一工具就是分子钟。　　　　只需要知道两个物种之间DNA排列的不同，分子钟就可以迅捷地测定出它们之间进化关系，知道它们在什么时候从一共同祖先中分离，这一过程客观且定量，具有重复性。而古生物研究所用的化石证据寻找比较复杂，而且化石的形成是非常偶然的。当然，分子的进化速率恒定并不是严格的，而是漫长的时间内的平均值。　　　　分子钟的出现迈出了分子进化研究的第一步，分子进化研究则真正敲开了我们探寻人类起源的大门。1969年美国人J.L.King和T.H.Jukes用大量的分子生物学资料进一步充实了这一学说。中

5、性学说打破了以达尔文为代表的自然选择学说，在当时引起学术学界的相当大的反响，甚至神学也参和进来，其影响远远超出了群体遗传学，甚至进化生物学范围。随着生物学科的发展和大规模物种的基因组测序工作的展开，中性学说在得到更多数据的支持，其正确、有效将得到更好的认识。