行为生态学(二十四):动物的信号(1)

动物的很多醒目特征、很多行为方式、分泌的很多化学物质以及由动物发出的大多数声音都可以被解释为是为了影响其他动物的行为而发展起来的一种适应,并经常被看作是动物的信号。正如翅膀借助于在空气中搏击来完成其正常的飞行功能一样,一个信号是借助于影响另一个动物(经由感觉器官)而完成其正常     

果蝇中顺式调控序列的进化

顺式调控序列(cis-regularory sequences)是与基因表达调控相关、能够被调控因子特异性识别和结合的非编码DNA序列。顺式调控序列可以通过增减所含转录因子结合位点的数目,重构转录调控网络,以精准调控基因的时空表达模式,从而调控动物的生理和形态表型。顺式调控假说认为顺式调控序列进化是自然界丰富的动物表型进化的主要遗传机制。本文首先简述了顺式调控序列的结构和功能,然后重点讨论了近年来顺式调控序列进化调控果蝇表型进化如刚毛表型进化、色素沉积表型进化和胚胎发育方面的研究进展,阐释了顺式调控序列进化是动物表型进化的主要遗传机制之一。最后本文展望了顺式调控序列未来研究方向,例如应用功能基因组研究、开展ENCODE计划等,为进化发育生物学中顺式调控序列的研究提供了参考。     

中国重要海洋动物遗传多样性的研究进展

海洋动物遗传多样性的研究不仅可以揭示物种的起源与进化历史,而且为遗传资源的保存、海水养殖动物育种和遗传改良及整个海洋生态环境的修复和稳定等工作提供理论依据.本文概述了近十几年来我国重要海洋动物(主要包括鱼类、虾蟹类和贝类)遗传多样性研究所取得的成果,具体阐述其在种质鉴定、系统进化、群体遗传结构分析和良种培育等方面的应用,以期进一步推动海洋动物遗传多样性研究,加快优良种质的培育,促进海水养殖业的健康发展,实现海洋生物资源的合理开发和可持续利用.     

繁殖策略：从动物到人

人类从动物进化而来。正如人的基因、组织结构、生理活动与动物(特别是灵长类动物)的基因、组织结构、生理活动相似一样,人类的行为也存在着动物行为的烙印,性行为也不例外。但是,人类在进化中产生了复杂的大脑皮层,     

家养动物驯化起源的研究方法与进展

驯化动物伴随了人类上万年的进化历程。在驯化过程中, 家养动物表型和行为特征发生巨大改变, 并与人类生产生活的进步相适应。研究动物驯化问题对于了解遗传多样性及适应性进化, 解析复杂性状的遗传机制等具有重要的意义, 成为生物学领域的重点研究内容之一。本文专注于动物驯化的初始阶段, 首先介绍了驯化起源的时间与地点、驯化途径和驱动因、驯化后的扩散和品种选育; 其次从驯化对象的角度着重介绍了考古学、分子和群体遗传学两方面的家养动物驯化起源的研究策略、优势与不足, 以及未来的发展方向; 最后, 我们综合多方面的证据, 介绍了在中国驯化的家猪(Sus domesticus)和家鸡(Gallus gallus domesticus)以及其他主要家养动物考古和分子水平上驯化起源的研究进展。本文整合多种证据为家养动物驯化起源的研究提供了相对完整的视角和新的思路。     

动物的味觉

味觉是动物的一项典型的化学刺激感觉,是动物消化生理过程的重要环节,对于食物的选择、摄取以至吞咽消化均必不可少。在水生动物中,味觉还有助于种内个体间的信息联系、逃避敌害及异性间的吸引等方面生理功能。(一)味觉器官的进化味觉器官的结构模式、分布及生理功能随动物的进化程度、生活环境、摄食行为的不同而     

植物大年结实及其与动物贮食行为之间的关系

大年结实(mast seeding)是多生年植物种群周期性同步大量繁殖的一种自然现象。大年结实作为植物适应环境条件、提高繁殖能力的一种策略而备受关注, 但其驱动机制和进化意义尚存在较大争议。在依赖动物扩散种子的植物中, 大年结实被认为是一种调控动物贮食行为、提高种子扩散效率, 并最终增加繁殖成功率的一种策略; 动物介导的植物间互作可能是促进植物共存的进化驱动力。本文简要梳理了大年结实现象的各种假说, 提出了一个包括气候、资源、动植物互作的理解大年结实机制的概念框架, 并着重讨论了大年结实和动物贮食行为之间的关系及其进化和生态意义。建议未来研究需要借助长期生态监测和分子生物学方法, 揭示植物大年结实与动物贮食行为之间的生态与进化过程。     

线粒体DNA多态性在海洋动物群体遗传结构研究中的应用

线粒体DNA( mtDNA)分析在揭示物种亲缘关系、遗传比较、系统进化和遗传结构等领域的研究中得到了广泛的应用,尤其是在海洋动物的遗传结构研究中发挥了重要的作用.介绍线粒体DNA的结构特征、多态性研究方法,并对其在海洋动物群体遗传结构研究中的应用进行了综述.     

动物使用工具行为研究进展北大核心CSCD

使用工具曾被认为是人类独有的能力,然而,在过去的50年中,学界逐渐认识到工具的使用普遍存在于整个动物界。其中,使用工具最多的类群是哺乳类、鸟类和昆虫。动物使用工具有一定目标性,然而大多数动物仅考虑当前的目标,而非长远目标。动物使用工具的行为受到环境因素和动物自身认知能力、生理特点与进化历史的影响,并可能表现出一定的个体差异。有些动物使用工具的行为是与生俱来的,然而大部分高等动物通过试错学习获得使用工具的能力。通过模仿学习,一些使用工具的行为可以传播和演化,从而在种群中广泛分布。工具的使用是动物认知领域的核心概念之一,开展动物使用工具的研究,能够加深对动物认知能力和行为进化的理解。     

芦鹀种群中的文化、遗传和形态进化的同时比较

我们比较了芦 (Emberizaschoeniclus)两个亚种组 ,即北部的薄喙亚种组和南部的厚喙亚种组的 10个种群中的文化、遗传和形态变异。使用了四个不同的变异标记物 ,其中两个用来测量文化分化 ,一个用来测量遗传分化 ,即微卫星等位基因的频次 ,一个用来测量种群的形态分化 ,即喙的高度。将遗传分化作为进化时间的尺度 ,我们计算了亚种组间和组内分化指标与所估计的进化率之间的相关性 ,发现只有文化定量指标和遗传分化与种群的形态分化相关 ,而两个文化分化指标之间没有关系 ,文化分化与遗传分化之间也没有关系。使用文化 -定量分化指标 ,发现亚种组间的文化进化率高于亚种内的文化进化率 ,提示鸣唱在防止杂交方面只有微弱的、也许是次要的作用。鸣唱定量特征的变异与微卫星频次相同 ,实际上在自然界中更可能是遗传决定的 ,这可以解释由于分析两个文化变异指标所得出的结果的不一致性。鸣唱的声学特性可能由于栖息地的差异或形态上的限制而发生了演变 ,而文化传播单位 (Meme)的特性可能由于学习鸣唱和文化传播而受到了影响     

“观众效应”对动物配偶选择的影响研究进展

动物借助于通讯信号传递信息,信息发送者、接收者和旁观者共同组成动物通讯的信息网络环境。旁观者能够“窃取”并利用未直接发送给它们的信号,其存在影响信息发送者和接收者的通讯行为,这种现象被称为“观众效应”。动物的配偶选择和交配过程多发生于由同种动物所组成的信息网络中。越来越多的证据表明,“观众效应”可影响动物个体的择偶偏好和交配决策,进而影响物种的进化。本文主要从“观众效应”的性别差异、影响因素、功能解释等方面综述了其对动物配偶选择的影响,为揭示“观众效应”对配偶选择的影响及其在物种进化过程中的作用提供了新的思路。     

动物发声学习研究进展

发声学习在人类语言形成中起着重要作用。非人类动物中,鸟类最早被发现具有发声学习能力。近年来在少数哺乳动物中也发现了这种现象,人们希望通过对不同动物类群发声学习的比较研究来揭示人类语言的起源。同时,由于鸟类和哺乳类的发声学习能够简化和缩短声信号的遗传过程,更快引起发声行为的进化,对其配偶选择、生态适应等具有重要意义,因此,发声学习也是行为生态学和进化生物学长期以来的研究热点。本文概述了鸟类和哺乳类发声学习的研究进展;归纳总结了动物发声学习的起源和维持机制;在分析研究现状的基础上,提出了未来的研究重点;旨在提高人们对动物发声学习研究进展的认知,以期对未来的研究提供帮助。     

遗传伦理问题起源的研究与对策

遗传伦理问题是生命科学领域最具争议并最难以妥善解决的问题之一。近年来, 此类问题的研究主要是围绕遗传伦理问题的种类及解决方法进行的。但关于遗传伦理问题起源的系统研究尚不多见, 这也使相应对策的提出显得缺乏理论支撑。文章从人类生物进化与文化进化的双重角度深入探讨了遗传伦理问题发生的进化根源和演化规律。人类是生物进化与文化进化的双重产物, 是地球上唯一既具有生物属性又具有文化属性的物种。通过对人类生物进化与文化进化及其生物属性与文化属性特点的比较研究, 文章提出了任何伦理问题都可以从人类的生物进化与文化进化之间相互作用所产生的冲突中找到其发生根源的观点, 其目的是为研究遗传伦理问题及其对策的提出寻求理论和实践上的依据。同时, 提出了一系列关于遗传伦理问题的对应策略。文章的最终目的并非仅仅为某种观点能被接受, 而是希望通过对遗传伦理问题及其起源的了解和认识, 使遗传学领域的决策者和研究者更具使命感与责任感, 使一般公众对遗传学研究及其应用少一些误解, 多一些理性, 从而使遗传学事业能健康、持续发展, 造福人类。     

进化系统生物学与反刍动物的进化研究

自达尔文以来,宏观进化和微观进化研究之间一直存在着鸿沟(gap). 20世纪初现代遗传学兴起后,进化研究更多是微观领域的研究,但往往难以解析多姿多彩生物性状进化的遗传基础.比如,反刍动物不仅在科学上有着极为重要的特征性状(如多室胃和角),而且是人类农业文明家畜物种的最重要来源类群,但其进化的遗传基础一直是个谜团.为解决这类问题,我们提出了进化系统生物学(evolutionary genotype-phenotype systems biology,eGPS),旨在利用多层次组学数据,大尺度跨物种阐释动物复杂性状的遗传基础和成因.本文简要介绍了进化生物学的最新进展,并系统综述了有待阐明其遗传进化基础的反刍动物的性状特征,指出eGPS研究有望系统解决这些重要性状特征的进化遗传基础.     

植物远缘杂交中的染色体行为及其遗传与进化意义

远缘杂交与多倍体化在高等植物的进化中起着重要的作用。但矛盾和令人费解的现象是“自然界在合成多倍体方面取得了巨大的成功,而人类在这方面却收效甚微”。其原因一方面可能是自然多倍体是长期自然选择和进化的产物,人类难以在短期内重复和完成这一过程;另一方面可能对不同的染色体组结合后的遗传与互作机制还不太了解。故多倍体化后的遗传和表观遗传成了目前多学科研究的重点。在有些有性和体细胞杂种内亲本染色体在细胞内分开排列,但此染色体行为的遗传和生物学意义还不太清楚。在植物远缘杂交中出现的假配生殖、半配生殖、染色体消除和亲本染色体组分开等异常染色体行为,也反映出不同物种在配子和染色体水平上的不亲和。需对植物远缘杂交中的染色体行为和遗传进行不同层次与系统的研究,才可能深入了解杂交后新种的形成及进化机制。     

核糖核酸酶基因超家族分子进化

核糖核酸酶基因(Ribonuclease A, RNASE A)超家族是进化生物学中研究新基因起源及新功能演变的重要模式系统之一。RNASE A超家族中的很多成员表现出基因复制的进化模式, 而且在适应性(正)选择的驱动下, 发生了功能分化。文章综述了RNASE A超家族成员在不同动物类群中进化模式的研究进展, 包括近年来越来越多在基因组水平上开展的相关研究, 显示该基因超家族可能具有比人们以往认识的更为复杂的基因进化模式。随着越来越多动物基因组数据的产生, 对更多动物代表类群进行RNASE A超家族研究, 将有望揭示新的进化机制和功能分化, 为系统认识动物适应进化的遗传机制奠定基础。     

鸟类的空间定向

动物的主动行为及其选择有利生存条件,乃是借助于动物的空间定向(定位)机制来实现的。各类动物借助于不同的定向机制识别其空间位置与移动方向,如感官的生理机能、“记忆力”、电与电磁感应等等均可能作为定向机制。     

高等脊椎动物Toll样受体基因分子进化模式研究进展

Toll样受体是高等脊椎动物(包含无颌类到哺乳类)先天性免疫防卫系统中的必要元件,它们负责识别病原微生物,并最终引起宿主动物体内的免疫应答反应。通过研究TLR家族基因的遗传多样性是如何被保留和维持的,有利于了解动物免疫系统在病原微生物选择压力下的适应性进化。第2代测序技术的发展为TLR基因的分子进化模式提供了更丰富的资源。介绍TLR家族基因的结构及功能,着重于该受体基因在高等脊椎动物中的进化模式,从而揭示TLR家族基因在脊椎动物先天性免疫系统的适应性进化中的重要性,并进一步阐明宿主与病原微生物之间的协同进化模式。     

2011年第7期《遗传》封面说明

不完全的表观遗传重编程是造成转基因克隆动物效率低下的主要原因,组蛋白修饰作为表观遗传修饰的一个重要部分,可以直接影响克隆胚胎的发育和外源基因的表达情况。TSA(Trichostatin A)作为一种组蛋白去乙酰化抑制剂,可以改变组蛋白的乙酰化水平,促进表观遗传重编程,提高克隆动物的效率。同时TSA     

细胞核质互作形成的生态与进化过程分析

细胞核质互作是形成真核生物细胞的必经步骤,细胞核质基因组在遗传方式、突变率、倍数、重组、有效群体数等方面存在根本差异,这些差异必然与生态和进化过程互作,影响和参与维持核质基因组的协同进化.本文从生态与进化过程深度阐述了形成核质互作的理论和实际研究进展,包括核质基因连锁不平衡的进化理论、核质互作效应检测、核质互作的分子证据、核质基因渐渗与遗传谱系的差异、核质不亲和与物种形成等.理论和实际结果显示,基本进化动力(突变、选择、漂变及迁移)可不同程度地改变核质互作效应.今后研究重点就是基于核质全基因组序列筛选核质互作位点,分析位点的遗传进化属性,揭示核质互作形成的分子机制;理论上解析与核质根本差异都有互作的交配系统的角色,分析交配系统怎样影响群体核质不亲和及其导致的物种形成过程.