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生物进化的动力是什么?(原帖重新整理)

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或者说,物种多样性/进化出高级生命形式的动力是什么?是什么使得生命从最原始的简单形式发展到人类这样高级复杂的物种?
这是个看似不可能的任务,于是达尔文时代不完备的进化论受到某些伪科学的攻击,试图重新树立神创论,譬如有一篇来自 希热多吉居士新浪博客 的博文:“佛教对进化论是怎么看的?”
我自己也觉得说单纯的基因突变(如果不是重复)是进化动力比较牵强。单纯的随机突变往往会产生不利的后果,所以我们实在不能指望仅仅突变就导致生物多样性:
“突变(即基因突变)在生物学上的含义,是指细胞中的遗传基因(通常指存在于细胞核中的脱氧核糖核酸)发生的改变。它包括单个碱基改变所引起的点突变,或多个碱基的缺失、重复和插入。原因可以是细胞分裂时遗传基因的复制发生错误、或受化学物质、基因毒性、辐射或病毒的影响。
突变通常会导致细胞运作不正常或死亡,甚至可以在较高等生物中引发癌症。”
自然选择不是生物进化的动力,方向盘不是汽车的动力:
http://blog.sciencenet.cn/blog-295006-258786.html
达尔文时代的进化论是不完备的,确实有很多东西无法解释,甚至现在也是不完备的,以至于受到宗教势力的很多攻击。但是科学是发展的,现在的观点认为,基因复制是进化的主要动力:
http://www.kexuemag.com/Article/ShowInfo.asp?InfoID=210
“人类一贯认为自己是地球上最高等的生命形式,但DNA分析却表明:大约97%的人类DNA至少是无明显意义的“废弃物”,而其余则是由其他动植物甚至是最原始细菌身上拼凑的大杂烩”
“物种的演化看来是通过对于现有基因逐步进行复制、修改及重组来实现的,而并非是突变。”
基因重复:
https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E9%87%8D%E8%A4%87
基因重复在演化过程中扮演重要角色,近百年中受到科学界中许多成员的支持[2]。大野干在1970年的著作《基因重复造成的演化》(Evolution by gene duplication)中发展了这个理论[3]。复制基因在植物尤其重要。因为在植物中,无论是单基因,粒线体,或全基因体,复制是推动其全基因体演化的主要力量[4]。此外科学家认为,酵母菌的整个基因组,在1亿年前经历了重复作用[5]。植物体内也常见基因组的完整重复现象,例如小麦的6倍体,就是6个基因组的复制品。
由基因体复制而来的演化是一种天择的机制,许多新物种因此产生。复制基因被公认为是一种演化的表现,因为它是一个在细胞内随机发生的突变事件,其中的DNA会因此延续,而且所有的基因都在上面,也就是完全的复制。由这种复制而来的两段基因会遗传给在这细胞中全部的后代,而也导致了这段基因比较容易发生突变或受到天择。分子演化学的中心学说说明了几乎每段基因都会因为保存现有的基因,而受到强烈的天择压力,但复制基因却不会受到此压力的影响,因此可以在累积许多突变后产生新的功能。
http://en.wikipedia.org/wiki/Gene_duplication
Gene duplications are an essential source of genetic novelty that can lead to evolutionary innovation.
翻译:基因重复是“可以导致进化革新的基因变化”的至关重要的来源。
Duplication creates genetic redundancy, where the second copy of the gene is often free from selective pressure — that is, mutations of it have no deleterious effects to its host organism.
翻译:重复产生基因冗余,其中,基因的副本通常可免受自然选择的压力,也就是说,副本的突变对宿主组织没有有害影响。
If one copy of a gene experiences a mutation that affects its original function, the second copy can serve as a 'spare part' and continue to function correctly.
翻译:如果其中一个版本的基因发生影响其原始功能的突变,另一个版本可以作为“备用部件”而继续正常工作。
Thus duplicate genes accumulate mutations faster than a functional single-copy gene, over generations of organisms, and it is possible for one of the two copies to develop a new and different function.
翻译:于是,组织经过多个世代后,重复的基因积累突变的速度比功能正常的单一基因速度快,并且,两个副本之一可能发展出新的功能。
Gene duplication is believed to play a major role in evolution; this stance has been held by members of the scientific community for over 100 years.
翻译:基因重复被认为在进化中起主要作用。这种立场已被科学届接受有 100 年(译者注:为毛还有这么多人在攻击达尔文时代的进化论从而宣扬伪科学?)。
Ohno argued that gene duplication is the most important evolutionary force since the emergence of the universal common ancestor.
翻译:Ohno 提出,基因重复是自共同祖先出现以来最重要的进化力量。
Origins of new genes
http://en.wikipedia.org/wiki/Molecular_evolution#Origins_of_new_genes
New genes arise from several different genetic mechanisms including gene duplication, ... In gene duplication, a gene sequence is copied to create redundancy. Duplicated gene sequences can then mutate to develop new functions or to specialize so that each new gene performs a subset of the original ancestral functions.


1楼2014-01-04 23:48回复


    2楼2014-01-05 00:00
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      原帖:http://tieba.baidu.com/p/2791864001


      3楼2014-01-05 00:14
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        这说法好奇怪 常见的基因突变就包括基因重复了呀...? 貌似中学生物书上就讲过常见的那几种了吧 比如点突变 插入 易位 缺失 等等
        基因重复既可以被理解为基因插入(insertion)的一种形式 也可以是基因易位(translocation)的一种形式 没什么神奇的
        经典的hox基因就被认为是基因重复的产物 说他加速了进化进程八成是没错的 说他是进化过程的重要动力大概也是没错的 但是要否认其他突变作为进化的动力显然是错误的
        你引用的原文也明确的说明了这一点:
        "组织经过多个世代后,重复的基因积累突变的速度比功能正常的单一基因速度快,并且,两个副本之一可能发展出新的功能。"
        关键词在于"重复基因积累突变的速度更快"
        也就是说 基因重复无法脱离其他基因突变形式来实现加速进化的效果 基因重复弄出来的那个在功能上冗余的基因往往也需要经其他突变发展出新的功能 进化的动力归根到底还是突变的积累导致性状上出现的多样性
        综上 "我自己也觉得说单纯的基因突变(如果不是重复)是进化动力比较牵强。" 这个论点显然是不正确的


        4楼2014-01-05 07:54
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          @nan_ace


          http://en.wikipedia.org/wiki/Mutation
          他说:
          Mutations (广义) can involve large sections of DNA becoming duplicated
          这个在说 Mutation 包括 Duplication。
          他又说:
          Novel genes are produced by several methods, commonly through the duplication and mutation (狭义) of an ancestral gene
          又把 Duplication 和 Mutation 分开了。


          5楼2014-01-05 12:17
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            我看到自然选择理论是被宗教攻击的,他们会说,自然选择或者灾害,造成物种变少的作用是更大的,再加上突变的大概率有害后果,嚓,进化论被攻击得体无完肤。
            所以才发原帖询问更好的解释,很多回复还是在说自然选择,或者各种无厘头。后来在网上找到了解释,将原帖整理成新帖。


            12楼2014-01-06 06:49
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              这个?


              IP属地:北京13楼2014-01-06 08:14
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                没有重复的变异,基因的量没有增加,也就无助于生命形式的复杂化,从一种原核生物变异为再多种原核生物,也是无助于生命向高级形式发展。


                14楼2014-01-06 08:45
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                  Duplicate 和 Replicate 的区别:
                  Duplicate:
                  http://en.wikipedia.org/wiki/Gene_duplication
                  Replicate:
                  http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_replication


                  15楼2014-01-06 08:54
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                    貌似如果不把 Wiki 内容粘过来,就会有人根本懒得点开链接看,那样讨论也是毫无意义。。。
                    http://en.wikipedia.org/wiki/Gene_duplication#Neofunctionalization


                    16楼2014-01-06 09:19
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                      @尼龙菌 @Lucy赤い月
                      http://en.wikipedia.org/wiki/Evolution_by_Gene_Duplication_(Theoretical_models)
                      Evolution by gene duplication is a mechanism of Natural Selection which results in novel features of living organisms.
                      基因重复造成的进化,是一种自然选择机制,它使活体组织产生新功能。
                      Gene duplication is generally thought to be a major driving force of evolvability.
                      基因重复被广泛认为是进化的主要驱动力量(译者注:驱动力量还不就是动力么?)。
                      Gene duplication is a randomly occurring mutational event within cells during which a stretch of DNA, and all genes that might be located on it, is duplicated.
                      基因重复是细胞中一种随机发生的突变事件,在该事件中,一片 DNA 及其可能承载的所有基因被重复。
                      The two copies of a gene resulting from such a duplication are inherited by all descendants of the cell in which it occurred and are thus prone to random mutation and natural selection.
                      该重复产生的一个基因的两个副本被发生重复的细胞的所有子孙继承,从而更容易随机突变和被自然选择。
                      A central theory of molecular evolution states that most genes are under strong selection pressure to conserve any existing gene and that only after a gene duplication a gene is freed from this selection pressure and eventually might accumulate mutations that cause the gene to assume a new function in the cell.
                      分子进化的一个中心理论称,多数基因受到强烈的选择压力而保持现有基因,只有基因重复后,该基因才免受选择压力,最终可能积累到使得细胞取得新功能的基因。


                      17楼2014-01-06 20:15
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                        http://en.wikipedia.org/wiki/Homeobox
                        Duplication of homeobox genes can produce new body segments, and such duplications are likely to have been important in the evolution of segmented animals.
                        同源框基因的重复可以产生新的身体分段,并且这样的重复在分段动物的进化中曾起到重要作用。
                        @0o剑雨浮生o0
                        果然高手啊


                        19楼2014-01-06 22:46
                        收起回复
                          http://en.wikipedia.org/wiki/Hox_gene#Sequence_and_functional_conservation
                          These two observations led to the suggestions that Hox gene clusters evolved from a single Hox gene via tandem duplication and subsequent divergence and that a prototypic Hox gene cluster containing at least seven different Hox genes was present in the common ancestor of all bilaterian animals.
                          这两个现象催生了以下提议:Hox 基因簇是由单一 Hox 基因通过串联重复和后续分化进化而来的,包含至少 7 个 Hox 基因的原型 Hox 基因簇曾出现于所有两侧对称动物的共同祖先中。


                          20楼2014-01-06 23:14
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                            不用你“每天看200个基因坚持几个月”,做好了:
                            人类基因组 > 1.4 其他DNA
                            http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E4%BA%BA%E9%A1%9E%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E7%B5%84#.E5.85.B6.E4.BB.96DNA
                            蛋白质编码序列(也就是外显子)在人类基因组中少于1.5%[1]。在基因与调控序列之外,仍然有许多功能未知的广大区域。科学家估计这些区域在人类基因组中约占有97%,其中许多是属于重复序列(repeated sequence)、转位子(transposon)与伪基因(pseudogene)。


                            21楼2014-01-06 23:38
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                              @决定论者 @nan_ace
                              Cichlid 也是不用自己比基因的:
                              http://academic.reed.edu/biology/professors/srenn/pages/publications/Machado_etal_20100906_formatted4class.pdf
                              the results of this study support the
                              hypothesis that gene duplication, particularly of genes related to immune response, ATP
                              metabolism and detoxification, is a characteristic of the Lake Malawi adaptive radiation


                              22楼2014-01-07 00:57
                              收起回复