基因的突变和进化论文

基因的突变和进化论文基因突变是生物进化的源泉

基因突变是生物进化的源泉

现代生物进化理论的基本观点种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变。突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节，通过以上的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。其中突变和基因重组产生生物进化的原始材料，自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件。

为生物进化提供原材料的是基因突变，基因突变的实质是基因在结构上发生碱基对组成或摆列顺序的改变。在一定条件下基因从原来的存在形式突然改变成为另一种新的存在形式。DNA变化的结果有三种情况：（1）产生的生命特征难以适应周围生存环境，导致死亡；（2）不改变生命或对生命特征有很小的影响，结果是产生了基因的多态性，即单核苷酸多态性（SNP），如ABO血型，HLA配型，疾病易感性，药物敏感性等；（3）产生的生命特征比原来优越，使生物更能适应环境。实际上，多数的变化都会导致第1种情况，成为生物进化的成本；而第2种和第3种情况在“适者生存”这个生物筛选法则下，渐渐表现为进化。因此，突变是生物进化的源泉。

例子

一、“基因突变让人类会说话。”

据《中国日报》报道，20万年前发生在一个基因上的两次关键性变异可能

与语言的产生有关。据《自然》杂志报道，这项研究是由德国莱比锡马普人类演化研究所的科学家斯万特·帕博和他的同事共同完成的，它为说明该基因在人类语言能力的发展中所扮演的重要角色提供了证据。研究结果表明，变异基因赋予人类祖先更高水平的控制嘴和喉咙肌肉的能力，从而使他们能够发出更丰富、更多变的声音，为语言的产生打下了良好的基础。

使人脑能接受更复杂信息

这个名为FO XP2的基因存在于所有哺乳动物，由于该基因的变异，使得人类能够区别于黑猩猩。FO XP2基因关键的片断上共有715个分子。其中，黑猩猩只有2个分子和人类不一样。正是这极其微小的差别，才产生了深远的影响。

基因掌握着蛋白质形成的“密码”，而蛋白质是生物体中一切运动的杠杆和传动装置。FO XP2基因上的变异明显改变了相关蛋白质的形态，因此，某种程度上使得人脑中控制脸部、喉咙运动的部分能够接受更为复杂的信息。虽然科学家迄今还不清楚FO XP2基因究竟在人体内扮演什么样的角色，但这一点足以说明它和某些重要的功能有密切联系，譬如说，胎儿脑部的发育。

在英国，科学家观察了16个人的FO XP2基因情况。其中，有15人来自同一个大家庭，他们都有不同程度的语言能力缺陷。结果发现，这15人都遗传了有缺陷的FO XP2基因。这表明，一个正常的FO XP2基因对人们的口语能力至关重要。

基因变异发生在20万年前

《自然》的文章中列举了一系列的事实，来证明FO XP2基因的变异发生在人类进化史的近期，并迅速蔓延开来。大约经过500到1000代人，或者说在1万到2万年间，变异的基因完全替代了人类体内原始的基因。

而德国科学家指出，这种变异正好发生在20万年前解剖学意义上的现代人出现的时候，之后，现代人就取代了原始祖先，并排挤掉其他原始的竞争对手，主宰了地球。

基因的变异在自然界中非常普遍。它主要是由于细胞的复制机制出了问题而引起的。大多数的变异是有害无益的，但也有意外的情况。这种“偶尔的意外”因为它的先进性而得以在人类进化中迅速传播。FOXP2就是例证之一。二、“性别的起源就是托了基因突变的福”

地球早期生命都是由原核细胞构成的低等生物，如细菌、蓝藻等，它们的繁殖只能靠自身的分裂，这时的生物是没有性别之分的。大约在18亿年前，正是由于基因突变，原核细胞开始进化出了比较复杂的真核细胞，真核细胞已经具有明显的细胞核结构和各种细胞器，使生物的雌雄分化成为可能。最迟在6亿多年前，性别分化就开始了，中国科学家在贵州中部发现的前寒武纪(即6亿多年前)古植物化石，是全球已知的第一个具有有性生殖方式的生物化石。古生物学家普遍认为，在长达30多亿年的生命进化史上，性别起源无疑是一个重大事件，性别之所以在产生后随着生命的进化而不断发展，是因为它给生命世界带来了巨大利益。有性繁殖需要两个个体参与，比无性繁殖复杂得多。有性繁殖的出现，通过产生不同基因的组合，使遗传变异量大大增加，举例来说，如果无性繁殖的原核细胞在遗传时有10个位点发生突变，那么它只能出现10加1共11种变异；而有性繁殖时，如果有10个位点出现突变，它就会有310种(59049种)变异的可能。如此大量的基因突变，使有性繁殖的生物后代获得“新型基因”的能力大大加强，其中有些“新型基因”可能会对生物进化具有重要作用。有性生殖给生物带来的第二个重大利益是使生殖与营养的分工化、生物结构的复

杂化和生物个体由微观体积向宏观体积转变成为可能，生物的呼吸系统、神经系统、消化系统等各种器官也逐渐发达。生命自从有了性别之分，其遗传变异极大地增加，进化的步伐加快，生活变得更复杂、更丰富了。

三、基因突变让鲸鱼走向海洋

大约5000万年前，鲸类的祖先用四条腿从陆地走向海洋，为适应海洋生存环境，其后肢不断退化并几乎消失，而前肢却进化成鳍状肢。鲸类鳍状肢为何会出现？是不是基因变异的结果？

据生物学家研究，绝大多数动物的身体器官都受一个名为Hox的基因家族控制。而动物的前肢发育特别受到Hoxd12和Hoxd13基因的控制。这两个基因的突变会导致动物前肢的畸形。王等研究人员通过对鲸类和其它哺乳动物类群的Hoxd12和Hoxd13基因测序，发现了这两个基因在鲸类鳍状肢的起源与分化中起到了重要作用。即鲸和现存的河马、牛、猪等偶蹄目动物具有同一祖先，前肢都有4个独立的指头，但是由于这两个基因的突变，鲸类祖先的前肢多长出了1个指头，并且指间长出了蹼。在其后鲸类的再次进化过程中，部分须鲸的前肢却又从5指进化成4指，恢复了进化前的指头数量。

研究人员还发现这两个Hox基因在鲸类的平均进化速率，均显著高于其它哺乳动物类群，并最终认定，Hox基因的适应性进化时间与鲸类鳍状肢的宏观进化时代完全相符，是自然选择的结果，而非偶然形成的。

四、基因突变使蝙蝠会飞行。

科学家们介绍称，现代蝙蝠的祖先是在距今大约5000万年前掌握飞行技能的，并且这一学习过程并不太长。《新科学》杂志解释说，由于这一基因变化发