地质微生物学中几项最新研究进展

地质微生物学是地质学和微生物学之间的交叉学科,在过去的十几年中已取得了突飞猛进的发展。该研究领域涉及全球许多种极端环境,例如从地下深部结晶岩、古沉积岩、到现代超盐度湖泊、干旱的沙漠和热液喷口系统等。因为地质微生物学进展的综述可能要用一本专著方可阐述清楚,作者在此仅对地质微生物学几个活跃的前缘研究领域进行了综述,包括大陆深部、盐碱环境、干旱沙漠等极端环境中的微生物生态,白云石的微生物成因,古代沉积岩中的微生物古DNA及其环境意义以及海洋地质微生物学等几个方面。这些研究证明了将地质过程和微生物作用联系起来的重要性。

地质体中主要生物分子的研究方法及应用

现代分子生物学、生物化学及有机地球化学等领域的发展,为古生物研究者在分子水平上探索地质生物世界提供了新的概念和技术手段。本文着重讨论可用于分子古生物学研究的生物分子,例如,维管植物的木质素等稳定生物聚合物、古生物细胞内的类脂化合物、碳水化合物、蛋白质及氨基酸和含遗传信息的核酸。分子古生物资料可用于探讨化石埋藏学、古生物分子系统学、生物演化模式与机制、分子演化速率、古生态环境再造等问题。本文较详细地介绍了DNA数据在分子古生物学中的应用。分子古生物研究领域的开辟,标志着古生物研究进入一个新的发展阶段。

分子钟假说与化石记录

进化是整个生命科学研究的核心和灵魂 ,而早期的生命演化在生物进化过程中具有重要地位 ,是科学界研究的前沿和热点问题。基于生物的遗传距离所建立的分子进化速率 ,可用于进一步推测不同生物类群在进化历史上的分歧时间。这一间接时间数据可与化石记录所反映的直接数据进行比较。分子钟研究为探究早期生命演化提供了一个新的途径 ,不仅可用来对基于化石记录的传统结论加以验证 ,同时对于化石记录不完整的生物类群起源历史的推测具有特殊意义。然而 ,利用分子钟方法所得出的不同门类起源时间总是早于化石记录 ,因此分子钟与化石记录的矛盾仍十分突出。文中综述了基于化石证据研究后生动物起源、寒武纪生命大爆发及被子植物起源等早期生命演化的研究进展 ,介绍并分析、讨论了分子钟方法及利用分子钟研究早期生命起源时间问题及其与化石记录间的矛盾 。

线粒体假基因用作分子化石推算两个榕小蜂姐妹种的分化时间(英文)

线粒体假基因(nuclear mitochondrial pseudogenes,NUMTs)是指由生物体的线粒体基因组转移至核基因组内的DNA片段。由于其独立进化的特点,NUMTs在用于系统发育分析时是一把双刃剑。我们用基于PCR扩增的方法研究了对叶榕Ficus hispida上两姐妹种榕小蜂Philotrypesis pilosa和Philotrypesis sp.中起源于线粒体Nad1-12S片段的NUMTs。该两姐妹种榕小蜂由同域物种形成过程产生,它们生活在同一生态环境里(即同一榕果内),因此可以用作很好的模型来研究在相同生态环境里物种的行为学及遗传学细微差异的进化。这些深入研究都依赖于对两个物种分化时间的正确估算。通过对所获取的NUMTs进行进化分析,我们发现:1)这些NUMTs都是最近引入核基因组事件;2)NUMTs引入事件发生在物种分化之前。由于这些NUMTs引入核内时间尚短,其碱基替换速率与线粒体基因相似,而节肢动物线粒体基因的平均碱基替换速率约为2.3×10-8替换/位点·年。根据这些进化历史特征可帮助我们将这两个姐妹种榕小蜂的分化时间追溯至0.40-0.48百万年以前。结果提示,一些线粒体假基因可以很好的用作分子化石来推断一些重要进化事件如物种形成。

古生物学领域的新辟园地──分子古生物研究

分子古生物研究是现代分子生物学、有机地球化学和古生物学等领域相交叉、结合而形成的年轻学科方向，是古生物学领域的一个新兴生长点。与传统古生物学相比，分子古生物研究更依赖于现代化的实验、分析技术，它使古生物研究从宏观（生物形态）深入微观（分子层次）。分子古生物研究应当与传统的形态解剖研究相结合，两者的关系是相互补充的。现提出狭义分子化石和广义分子化石的概念，并指出它们与有机地球化学研究中的生物标志化合物等概念的异同。当今分子古生物学的研究热点──化石脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）对研究生物分类系统、谱系发生、演化速率等主题具有重大意义，其关键技术──多聚酶链式反应（ＰＣＲ）方法使人们有可能在短时间内分析极微量的ＤＮＡ。狭义分子古生物学的另一个重要研究方向是化石蛋白氨基酸的研究，特别是氨基酸多肽链以及外消旋的研究；氨基酸的外消旋研究已在第四纪年代学和古温度研究中发挥作用。分子古生物研究作为一个学科领域尚处于发展阶段，并带有强烈的探索性，它将在生物谱系发生、系统分类、演化、古环境以及化石燃料等研究领域发挥重要作用。

基因组学与地球科学迅猛发展,古生物学进入纵深发展新时代——2017年古生物学热点回眸

古生物学是以化石为主要研究对象,研究地质历史时期的生物界及其发展的科学,属于地球科学与生命科学之间的交叉学科。随着生命科学基因组学与地球系统科学的迅猛发展,古生物学这门古老学科进入了纵深发展的新时代,不断涌现振奋人心的研究进展与新发现。本文回顾了2017年国际古生物研究领域取得的重要进展与研究热点,并介绍了中国古生物学界2017年在早期生命、早期后口动物、古脊椎动物、古人类、古DNA以及演化古生物学等研究方向做出的重要贡献。

2016年古生物学热点回眸

2016年国际古生物研究领域见证了一系列重要事件和研究热点。本文回顾2016年在地球早期生命研究、琥珀中的特异保存化石、中生代羽毛的颜色的分子证据、志留纪古鱼、早泥盆世植物根系、古DNA等研究方向的重要进展,盘点了国际古生物研究领域的前沿及热点,部分展示了中国古生物学界做出的突出贡献。

基因组考古学:从现存物种寻找祖先生活的遗迹

基于基因组中不仅存在着现在能够编码的基因,而且存在着大量非编码DNA序列的事实,作者认为:一个基因组中的基因和非编码DNA序列共同保留着该物种所经历的进化事件、外在环境的变迁和内在结构与功能的演变的信息。发明出适当的科学方法,就可以将这些信息逐步破译出来,从而创建一门不同于化石考古学和古分子考古学的基因组考古学新学科。