生物进化的证据：基因水平的证据

时间：2021-01-06 09:21 | 栏目：第1节生物有共同祖先的证据 | 点击：次

基因水平的证据

随着分子生物学的不断发展，进化研究也进入了分子进化的研究水平。分子进化是指生物进化过程中生物大分子（核酸和蛋白质）结构和功能的变化以及这些变化与生物进化的关系，即DNA、RNA和蛋白质水平上的进化过程。生物大分子蕴含着丰富的生物进化信息。可以说，分子进化的证据给生物进化的研究带了革命性的突破。

在分子水平上探讨进化，最直接的方式是分析遗传物质本身——核酸。基因水平的证据主要是指通过对DNA序列的研究得到的生物进化证据。每个核苷酸位置上的碱基（A、T、G、C）都可以被视为一个特征，DNA序列通常能够比形态学或其他表型特征提供更多的数据，这使得研究人员能够发现更多生物之间的进化关系。

1.从基因的进化來推测生物的逬化关系

物种中的每一个基因都有一段来自其祖先的传承历史。从量的方面来看，在生物进化的过程中，一般情况下从低等到高等，基因的数量是逐渐增加的；从质的方面来看，随着生物的进化,DNA中的碱基序列也发生了变化。我们能够基于基因的DNA序列比对数据来推断相应物种之间的进化关系，即我们假定同源基因之间的关系与相应物种之间的关系是相同的。一般情况下，物种之间基因的DNA序列的相似程度越高，其亲缘关系就越近。

那么，这些不同物种间相似的基因是如何产生的呢？这里要提到同源基因的概念。同源基因是具有共同的进化起源，序列结构和功能相似的基因。如图6-2所示，祖先物种的基因α发生基因重复后，产生了两个基因α和β，随后这两个基因在序列上会有不同的演变。由共同祖先基因分化而来的基因则为直系同源基因；而起源于祖先基因重复事件的那些基因为旁系同源基因。基因重复是一种突变，在整个进化过程中是随机发生的，上述过程在进化历史中可能发生多次。

2.通过基因分析研究生物之间的亲缘关系

基于DNA序列的生物进化分析可以揭示一些以前令人困惑的生物之间的关系。例如，大王花与大戟在形态上的差异很大，生活方式也十分不同，且大王花为寄生植物，传统的表型特征分析很难判断二者之间的关系；但DNA序列分析表明，大王花与包括大戟在内的几个科都有亲缘关系。再例如，类人猿包括猩猩、大猩猩、黑猩猩。从形态特征看，猩猩、黑猩猩和大猩猩之间要比它们与人类之间更像。因此，传统观点认为类人猿是一个单系，人首先分化出来。然而，利用分子杂交技术，研究人员测定了5种灵长类动物与人的DNA的相似性。结果显示，黑猩猩与人的DNA相似性最高，这表明黑猩猩与人的亲缘关系更近。

现在各种数据库的建立使基因序列的获得和比对变得更为便捷。需要特别注意的是，利用基因序列分析得出的进化关系并不一定是百分之百准确的，造成这种现象的原因比较复杂。因此, 为了得到较为准确的进化关系，研究人员往往要结合多方面的进化证据。

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