分子水平的减速进化与绝对进化速率的计算方法

“分子进化钟假设”(Molecular evolutionary clock hypothesis)由Zuckerkandl与Pauling于1965年首次提出,并迅即成为Kimura建立的“分子进化中性理论(简称中性理论)的主要支柱,在进化学、考古学、分类学与分子生物学等领域已产生广泛影响.多年来,蛋白质进化速率的计算一直沿用Zuckerkandl与Pauling建立,并由Kimura改进的方法,其结果为蛋白质在两物种中进化速率的算术平均值(即相对进化速率).显然,当蛋白质在不同物种中进化速率存在较大差别时,相对进化速率不能反映其分子进化的真实情况,在此基础上所得的结论将难免有失偏颇.

分子减速进化的普遍性研究

分子水平“中性突变”的发现与“中性学说”的提出丰富了人们对生物进化尤其是分子进化的认识,同时对达尔文主义提出了严峻挑战.中性论者认为:分子水平的绝大部分突变对生物体既非“有利”,亦非“有害”,而是中性.它们主要是通过在群体中的遗传漂变被随机固定或消除,因而具有恒定的,与生物世代长短无关的突变速率.60年代中期Zuckerkandl等提出的“分子进化钟”假设(即分子进化速率在整个物种演化中恒定)是中性理论的主要支柱.但此假设自问世以来就一直存有争议,只是由于双方均采用相对分子进化速率(为两物种分子进化速率均值),双方的证据均不能让对方信服.为解决此论争,我们建立了绝对分子进化速率(指单一物种分子进化速率)计算方程,揭示多系-集落刺激因子(multi-CSF)与GM(粒单系)-CSF在哺乳动物进化中不遵守“分子进化钟”,其进化速率随物种进化程度提高而降低,即呈现“减速进化(slow-down evolution)”.为判断此现象的普遍性,本文系统分析了4种不同蛋白质从单细胞原核生物到单细胞真核生物、植物、节肢动物,直至灵长类中人的绝对分子进化速率的变化情况,证明“减速进化”在不同蛋白质/酶中,在不同物种进化中均普遍存在,因而推测为一种普遍的规律.此外,本文还尝试了用此规律来分析、估计相近物种(?

国家人类肝脏蛋白质组计划

贺福初,中国科学院院士。主要从事细胞生物学和遗传学研究。在国际上首次发现“发育相关进化”、“协同进化”、“协调进化”及“分子减速进化”等规律性现象;在国际上首次发现并克隆HPO、研制其重组品,并发现其两条信号转导通路;建立了目前国际上有关肝脏和胎肝最大规模、最系统的基因表达谱并从中发现数百种人源新基因;在国内率先倡导并积极开展了蛋白质组学研究,是国家“973”计划重大项目“人类重大疾病的蛋白质组学研究”的首席科学家;在国际上倡导并领衔启动了人类第一个组织、器官的“人类肝脏蛋白质组计划”,担任该项计划执行主席,这也是我国第一次领导大型国际合作计划。

Research Progress of Molecular Clock

In the paper, related research and progress of molecular clock hypothesis were summarized, including definition of molecular clock, supporting proofs, contro- versy, significance and perfection, application and accompanying challenges.