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1、生物亲缘关系探索及思考摘要 Abstract：本文通过对对各生物，各地域间人类的蛋白质或核酸序列进行分析，进而探索并验证生物进化过程中的亲缘关系。了解生物间的亲缘关系，有助于我们更好的寻求人类起源，进行基因工程，完善生物学科理论。关键词：亲缘关系，序列，进化树一：引言 Introduction 众所周知，生物进化论，简称进化论，是生物学最基本的理论之一。进化（Evolution），是指生物在变异、遗传与自然选择作用下的演变发展，物种淘汰和物种产生过程。地球上原来无生命，大约在30多亿年前，在一定的条件下，形成了原始生命，其后，生物不断的进化，直至今天世界上存在着170多万个物种。 从进化论中，
2、我们认识到任何物种的个体都各不相同，都存在着变异，这些变异可能是中性的，也可能会影响生存能力，导致个体的生存能力有强有弱。在生存竞争中，生存能力强的个体能产生较多的后代，种族得以繁衍，其遗传性状在数量上逐渐取得了优势，而生存能力弱的个体则逐渐被淘汰，即所谓“适者生存”，其结果，是使生物物种因适应环境而逐渐发生了变化。达尔文把这个过程称为自然选择。 年艾菲力(O. T. Avery)证明是遗传物质，年华森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型，生物学从此进入了分子时代。分子生物学的研究为生物进化这一科学事实补充了重要的新证据。它揭示了生物界在分子水平上的一致性，证明了进化论关于“所有的生物由同一祖先
3、进化而来”的命题。同时，分子生物学为研究生物进化的过程和机理提供了强有力的工具。在以前，生物学家们只能通过古生物化石的研究和现存生物的形态结构比较确定各物种亲缘关系的亲疏，从而绘出种系发生树；现在，我们已完全可以在分子水平上，通过比较蛋白质的氨基酸序列或基因的核苷酸序列，不仅在总体上肯定了传统生物学的结果，而且使种系发生树的描绘更精确，达到了定量化的程度。 本文正是通过进行蛋白质序列分析，寻找相似度，以此探索生物间亲缘关系，并思考关于人类起源的问题。2 材料，原理与方法 Materials ，theory and methods 1 生物进化论一切生物都能发生变异，至少有一部分变异能够遗传给后
4、代。任何生物产生的生殖细胞或后代数目要远远多于可能存活的个体数目；而在所产生的后代中，那些最具有适应环境条件的有利变异的个体有较大的生存机会，并繁殖后代，从而使有利变异可以世代积累，不利变异被淘汰。 2 现代系统发生学利用从遗传物质中提取的信息作为物种特征具体地说就是核酸序列或蛋白质分子 3 利用MEGA4软件进行序列分析及构建进化树序列分析是生物学和生物信息学中的重要核心内容. 序列分析是指从核 酸和蛋白质的序列出发，得到它们的结构和功能信息，从而了解核酸和蛋白质在生物体中的作用，并研究它们的进化起源. 例如，同源搜索是从目的核酸和蛋白质序列出发，在海量的数据库中搜索与其可能同源的核酸和蛋白
5、质，研究目的核酸和蛋白质的结构和功能. 又例如，序列比对是应用数学原理找出两条或多条序列之间的保守区域，从而分析它们可能保守的重要结构和功能位点.4 探索动物间的亲缘关系 （1）分析序列来源（序列来源：老师办公网给的）（2）用ClustalW做多序列联配（3）标注不匹配区域NJ法 构建进化树，重复800次5用同样方法探索与人类亲缘关系最近的动物（1）原始序列（来自NCBI数据库)（2） NJ法构建进化树6 用上述方法探索不同地区人类（1）原始材料(NCBI数据库）(2)构建进化树3结果与讨论 在自然选择的过程中，生物的性状发生改变，并逐渐形成新的物种，但很明显，即使是不同物种之间，他们仍然在遗
6、传上体现出一定的相似性，本文中所进行的蛋白质序列比对正证明了这一点。 在第一个实验过程中，我们发现各种动物以及人类之间的蛋白质序列分析结果显示，他们都有着一定程度的相似性，比如牛，猪，羊，马的相似性就很明显，尤其是牛和猪之间。 第二个实验结果显示，在血缘关系上，人类同黑猩猩，长臂猿等灵长类生物体现出很大的相似性，尤其是与黑猩猩之间，相似程度极高。 从第三个序列分析的结果中我们可以看到，不同国别地区的人，在遗传上也体现出高度的相似性，比如日本人，韩国人，南部的中国人之间，德国，英国人之间。综上所述，我们可以认识到，不同地区的人种，乃至不同生物之间，他们的遗传特性会体现较大程度的类似，而结合遗传学
7、说可以得出这样一个结论：生物起源于同一种古生物。（1）探索生物间亲缘关系，对于我们寻找人类起源有重要意义。 千百年来，人类对自己从哪里来的问题争论不休，提出了很多假说，又倾注全力加以证明。在近代，进化论成为主流学说。但是，对于人类究竟有何种生命进化而来，生物学界依然存在很大分歧。无论是古猿进化论还是海洋生成说似乎都不能给出我们无可辩驳的证据来证明它的正确性。与此同时，二十多年来，关于现代人起源的“非洲起源说”和“多地区连续演化说”一直处在激烈的争论中，尽管它们对现代人起源和进化的观点和解释各不相同，但是两者的“所有现代人在亲缘关系上都极其相近”这一立论基础是一致的。而人类最古老的起源，仍将会是
8、我们不断探索的一个问题。我们相信，通过不断更深入探索生物间亲缘关系，在发掘更多有价值的人类遗体和遗迹化石和收集更丰富的现代人的形态学及遗传学资料的基础上，运用多种现代实验分析技术开展跨时空对比研究，我们能够更好的探索生命起源的问题。（2） 探索生物间亲缘关系，对人类生活的影响在近些年来，转基因食物已成为一个热门话题。关于转基因食品的利弊的讨论，始终存在。而由于猪牛羊等动物与人类在基因组织组成和结构上有一些相似之处，相同功能的蛋白质其对应的基因有高比例的同源性。涉及到了促进动物快速增长提高饲料利用率缩短生長周期提高产子率和产奶量的物质往往是激素类或促激素类产品转入这类产品的基因到动物体后肉蛋奶中
9、残留后效应将很难预料。在经济利益的驱动下，为了追求高产量高利润，使一些产品在现有检测技术还不能很好评定的漏洞下，有些厂家将研究不成熟的基因改造产品推向产业化商业化。投入市场可能存有对人类健康潜在的不安全性和长时间才可以显示出来的不利效应。但是基因改造过的植物，例如大豆、玉米等作物，因为在DNA结构组成上人与植物相差较大。即使改造过的基因在植物体内发生变异，人体食用后的潜在威胁性相对较小。转基因食品是新的科技产物，尽管现在还存在这样或那样的问题，但随着更深入的探索生物间亲缘关系，科技的发展，它会愈来愈完善。我们相信，只要按照一定的规定去做，我国生物技术的发展会是健康、有序的，我们的生活也会因生物
10、技术带来的转基因食品而变得更加丰富精彩。参考文献：（1） Biological Sequences Phylogenetic Trees Constructing （2）Comparison of Biological Sequences/structures and Construction of Phylogenetic Trees（3） The Ameliorative Algorithms of Neighbor-Joining Method for Reconstructing Phylogenetic Trees （4）浅谈生物进化背景下人类的可持续发展 （5）人类起源之争 邹恩民
