发育生物学论文
摘 要： 进化发育生物学是生物学的主要分支之一, 目前进化发育生物学已成为21世纪生命科学领域的研究热点之一。本文阐述了进化发育生物学的发展历程, 和对其以后的发展方向, 重点介绍了进化生物学与胚胎学和遗传学之间的联系。
关键词： 进化发育生物学; 生命科学;
1、 进化生物学与胚胎学的结合
发育生物学的起源要追溯到18世纪关于胚胎学的两种假说:预成论和渐成论。预成论又名先成论, 认为生物在生长发育的初始阶段是通过原本存在于体内的生殖细胞演变而来的;渐成论又名衍生论, 是19世纪中期, 德国胚胎学家沃尔夫提出从受精卵开始直至发育成为一个新的个体是渐变的过程, 即生物体内组织和器官由原来未分化的物质逐渐分化而成。因此可以在某些方面来说进化发育生物学是比较胚胎学的延伸[1,2]。在此之后大量的生物学家投身于此, 并将其应用于不同起源动物与系统发育问题上, 从个体水平上来研究不同分类阶元生物系统的发育关系, 致使胚胎学与分类学得到了很好的结合。
2、 进化生物学和遗传学的综合
19世纪末期, 描述胚胎学在解释一些生物个体的发育现象时遇到困难, 并不是所有的生长发育现象都可以运用胚胎学相关内容去解释。但胚胎学的发展并未停滞, 德国胚胎学家威尔海姆等人将理论与实验联系起来, 由此建立了实验胚胎学。从19世纪末期的实验胚胎学, 到1900年的孟德尔遗传定律的再度兴起, 再到摩尔根果蝇实验建立了遗传学的研究模式, 并使该学科迅速发展起来, 极大的促进了遗传学科的发展。例如群体遗传学的建立为现代进化论打下了坚实的数学基础;《Genetics and the origin of species》一书的出版, 接受了达尔文的自然选择学说利用孟德尔遗传定律来解释个体、种群、群落间的变异规律和机制标志着现代进化论的诞生[3]。生物的进化大致可以分为:物种水平的进化, 即从个体水平由于自身基因的突变或由于外界生境的干扰生物体为适应生存而产生的进化;物种形成或形成物种以上的类群, 即在群体水平上发生的进化。现代进化论将生物的进化定义为:群体内基因频率的改变, 这种改变不仅会导致个体的进化, 更能使物种逐渐演变为一个新的物种, 这就是达尔文所提出的物竞天择适者生存[4]。这些理论与实验的研究是遗传学与生物进化的结合, 结合的结果便是实现了这两个学科质的飞跃。
3、 进化、发育和遗传的综合
生物体在自身生长发育过程中既有自身基因调控又收到外界环境因素制约, 使得在进化过程中达到适者生存的结果。生物个体表现形态与性状改变的根源要从控制其发育的机制中寻找, 大量的科研工作者从控制个体相对性状的基因中去寻找答案时, 进化生物学与发育生物学相结合的研究工作就已经展开了[5]。克里克和莫森发现DNA的双螺旋结构使得对生物体的研究进入了分子时代, 并随之衍生出了分子遗传学。20世纪中后期, Home box基因被科研人员发现, 致使发育生物学又达到了一个新的里程碑, 不同生物体的基因被收集、整理、分析, 加速推动了学科的发展。每一个生物个体在形态进化过程中首先就是收到自身发育调控基因的影响, 而发育生物学的研究方向就是在于进化过程中相关基因的调控方式与发育途径变化、表现形态进化之间的关系[6,7,8,9]。遗传学和胚胎学的交叉发展, 使得发育生物学在基因层次上得到了融合。
4、 结语
学科交叉综合发展是目前科学研究的主流趋势, 随着进化生物学与发育生物学、分子生物学等相关学科的不断融合为研究生物体的进化与发展提供了坚实的理论基础。随着研究的不断深入, 许多历史的遗留问题渐渐的被解开。生物的全基因组测序及基因库大数据的建立不仅为生物学研究提供了新的方向, 更为保护濒危物种提供了新的突破口。笔者认为发育生物学以后的发展方向主要体现在两个方面:一方面由于科技的进步逐渐会有新的物种被发现, 利用基因和遗传图谱进行鉴定, 研究其生活史与进化模式二者之间的内在联系;另一个方面则是利用计算机与生物技术相结合来对生物个体进行更深层次的探索与研究。
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