生物学与进化发育的关键路径探究(2)

四、 进化生物学和遗传学的概念

在19世纪末，胚胎学出现的困难在于解释与生物和个人生长发育有关的一些现象，并且认为，并不是所有个体，他们一生出现的现象都能完全用来解释胚胎学和它们相关的内容的解释。但是，对胚胎学的研究并没有停止，像胚胎学家威尔海姆这样的人，在经过仔细的研究以后，都把这个理论和胚胎试验紧密地联系起来，从而建立了实验的胚胎学系统。从19世纪末的分子实验遗传胚胎学，到1900年孟德尔现代遗传学定律再次兴起，再到摩尔根果蝇遗传实验，都建立了现代遗传学的主要理论方式，并由此使相关学科逐步逐渐发展起来，极大程度地促进了我国遗传学相关学科的迅速发展。例如，全新的群体基因遗传学正式成立于中国的现代社会，生物进化论研究打下了坚实的生物数学理论基础。

五、 进化、发育和遗传的基本观点与理念

生物体生长时，既有基因调控，又有外界环境限制，在进化中能够存在适者生存，优胜劣汰的转变。当生物个体表现形式和性状变化的基源是通过控制其发育机制寻找到的，大量的科研者从控制其相对特征的基因中寻找答案，进化生物与发育生物学之间的结合性研究也开始了。每个生物个体在形态进化的过程中，首先会被DNA所含的信息改变形态，而发育生物学是朝着另一个方向来研究，主要想表达的是：相关的基因调节方法和发育过程发生变化，表现形式进化的关系。遗传与胚胎学的相互融合，使发育生物学与基因水平的结合得以加强。

六、 目前的发育生物学

Hall在2000年提出了他认为Evo-Devo研究中更重要的五个方面：胚胎发育起源和进化，修改发育过程是如何导致新的性状：生物进化过程中出现的发育可塑性和对环境的适应性，环境如何影响发展，进而对进化产生调节，趋同进化发育的基础和机制很明显，Dvo-Devo涉及的学科包括：生态学，分子生物，遗传学和古生物学。甚至在21世纪，以Dvo-Dveo为基础，形成了一种新的综合生物学。正是因为此项研究，才让发育生物学取得了突破，DNA的研究和突变得到了更多的信息。

生物体发育是通过基因等分子表达基因的遗传信息来表达基因的遗传信息，而生物进化过程中产生表型变化的基源是基因和它们的调节序列变化。在与发育相关的基因中，人类对同源异型基因的研究相对较透彻。Hox基因是动物发育有关的一类基因，它们具有高度的相似性，在不同的物种中被称为“同源异形基因”。在进化过程中，有几种同源异形基因的生物学功能是非常保守的，但在不同分类单元中，基因数量、染色体排列形式、基因表达等在进化过程中却有细微差异。有人认为，同一种同源异型基因的数量和表现与这些动物的躯体设计进化的不同有关。

七、 结语

生物进化学是生物发育重要的学科，随着各种领域知识的相结合，为一些研究者带来许多的资料。由于基因库的建立，学科内容逐渐成为统一化，因此在研究过程中，利用基因和遗传图谱对其进行鉴定，研究它的内外直接的联系，另一方面，利用计算机和生物技术相结合，对生物个体进行深入的探索和研究。

[1]白书农.植物发育生物学[M].北京：北京大学出版社，2013.

[2]曾丽萍，张宁，马红.被子植物系统发育深层关系研究：进展与挑战[J].生物多样性，2014，22(1)：21-39.

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[4]SchrickK. Meetin greport：plant development albiologistss how their colors toward avirtual under standing of green development.[J].Science’s STKE：signa ltrans duction know led geenvir on ment，2001，2020(61).

[5]刘小敏，高述民，高宏波.高等林业院校“植物发育生物学”研究生课程教学的改革探索[J].中国林业教育，2017，35(1)：48-50.

[6]曾丽萍，张宁，马红.被子植物系统发育深层关系研究：进展与挑战[J].生物多样性，2014，22(1)：21-39.

[7]李富恒，谭大海，齐东来，于龙凤，吴凤芝.植物发育中的位置信息[J].东北农业大学学报，2019，40(2)：134-139.

[8]张剑，徐桂霞，薛浩月.等.植物进化发育生物学的形成与研究进展[J].植物学报，2017，24(1)：1-30.

[9]张则婷，李学宝.MADS-box基因在植物发育中的功能[J].植物生理学通讯，2017(2)：218-222.

郭晓宇，江苏省高邮市，高邮市第一中学。

一、 引言生物的进化是指生物与其生存环境相互作用过程中，DNA随时间的变化，从而发生一些不可逆的变异，并导致基于的表达出现变化。而研究生物学是研究生物发育、进化的起点，其中包括进化的过程、原因、机制、速率和方向等。因此这一点是非常重要的，能让人类清楚的认识自然界的真是一面，有利于生物多样性的保护和利用，研究生物学关系到人类的衣食住行及社会各个方面(政治、外交、法律等)。二、 早起的进化发育观点早期的发育胚胎生物学研究是对一个胚胎有性分裂的早期观察研究开始的。在此研究过程中他又诞生了一系列世界经典关于胚胎学科的实验：以细胞培养学的方法深入研究胚胎细胞之间的相互作用，胚胎培养诱导细胞实验以及进行细胞核白质移植等。基于现代经典雌性发育系统生物学对于雌性胚胎的深入研究，进化系统生物学和经典发育系统生物学第一次完全统一了起来。例如，比较早的胚胎学家在19世纪初已经发现一些硬骨鱼幼体的鱼化石时期的尾和其他鱼类早期化石的尾和成体的尾几乎十分相似。在幼体雄鱼向整个成体背鳍转变的成长过程中，幼体成鱼的尾也逐渐延长变成现在的背鳍硬骨鱼尾。早期时代人们普遍关注的生物问题主要分为有两个：一个历史世代中所有生物的一种个体结构变化，即现代生物的个体发育：不同历史世代的一个生物体所呈现出的个体变化，即不同种群的个体进化与生物发展。在对DvoDevo的科学研究中，人们最为关心的问题就是这两个基本问题之间的相互联系。达尔文在多年的研究以后，提出了几个很有价值的观点：生命是不断的进化来的；生物进化是逐渐和连续的，不存在不连续变异或突变；所有生物之间都会有一定的亲缘关系；自然选择，优胜劣汰是生物进化的根本。《物种起源》的发表正式宣布了生物进化理论的形成。因此达尔文的观点也正式被大家接受，让更多人认识了真实。但受当时的时代局限，他强调太多的反观点，他表明过度繁殖会引起生存斗争，并把其当作生物进化的主要动力，所以直到今日，他的许多观点仍然不被很多人所接受。他最早认识到个体胚胎发育对于研究生物进化的重要性，他在《物种起源》中写道：胚胎是动物体修饰较少的阶段，它在一定程度上反映了该物种祖先的某些结构特征。1828年赫克尔提出了“生物发生律”(Biogeneticlaw)：较高一级动物的胚胎不重现相关的较低一级动物的成体的形态，但在其胚胎发育过程中存在着与相关的较低一级动物胚胎相似的阶段。但“生物发生律”还只是假设。与此相对的，冯贝尔在实验观察的基础上提出了冯贝尔法则：不同种类的生物在发育过程中，各动物共有的结构先发生，特有的结构在共有结构的基础上发生。虽然达尔文并没有完全使用有关胚胎学系统研究的现有资料资源来对系统研究发育过程进行系统完整的科学研究，但许多后来的人类学者却在《物种起源》中他所提到的哺乳动物研究胚胎系统发育与生物进化的直接关系的科学思想的巨大影响下重新开始了他们的系统研究发育工作。Wilson在1898年研究发现，扁虫、软体动物和其他环节四足动物的同样的生殖器官都可能是一个来源于卵裂合的过程细胞中的同一个分组真核细胞。同年代的Lillie研究发现这种贻贝在卵裂期时很有可能会因为周围环境的温度变化而逐渐产生形态改变，最后发育成另外一种个体形态的如同个体一钩介壳的幼虫。于是对于人类发育和生物进化的科学研究中又重现了两种主要方法：生育发现各类不同发育动物之间的基本特征统一性和进化发现各种不同动物可以适应特定生物环境的不同发育过程变化。早期对于个体发育系统生物学和个体进化系统生物学的理论研究大多还是停留在人类胚胎发育阶段。所以他获得的研究成果并非是不能完全解释人类生物体生长发育的基本机制。以我们现在的科学观点，我们所有的希望能够弄清的问题是从一种控制人类生物体内部形态进化发育的一种调控生理机制中提出来看并获得证据研究它是生物生殖系统形态进化的基础材料。三、 生物学与胚胎学早期生物学理论的研究可以追溯到18世纪，当时由于存在着胚胎理论的假说，胚胎预成论也存在。预成论的论文也称先天形成，认为，一个生物生长发育最初的阶段，其体内的各种变化，主要是由体内存在的雌性生殖细胞进化演化而来，渐变形成论的论文也称为生物衍生渐成论，是19世纪中期，德国胚胎学家沃尔夫提出了从受精卵胚胎发育到胎儿的概念。开始发育成为新的发育个体是一种逐渐分化的发育过程，即一种生物体中的雄性组织和生殖器官是由原本不完全分化的化学物质逐步分化形成的。从动物个体的发育程度上跳到了深入的动物分类阶段下的动物体和系统生理发育进化的关系，使动物胚胎学和系统分类研究有机地结合起来。四、 进化生物学和遗传学的概念在19世纪末，胚胎学出现的困难在于解释与生物和个人生长发育有关的一些现象，并且认为，并不是所有个体，他们一生出现的现象都能完全用来解释胚胎学和它们相关的内容的解释。但是，对胚胎学的研究并没有停止，像胚胎学家威尔海姆这样的人，在经过仔细的研究以后，都把这个理论和胚胎试验紧密地联系起来，从而建立了实验的胚胎学系统。从19世纪末的分子实验遗传胚胎学，到1900年孟德尔现代遗传学定律再次兴起，再到摩尔根果蝇遗传实验，都建立了现代遗传学的主要理论方式，并由此使相关学科逐步逐渐发展起来，极大程度地促进了我国遗传学相关学科的迅速发展。例如，全新的群体基因遗传学正式成立于中国的现代社会，生物进化论研究打下了坚实的生物数学理论基础。五、 进化、发育和遗传的基本观点与理念生物体生长时，既有基因调控，又有外界环境限制，在进化中能够存在适者生存，优胜劣汰的转变。当生物个体表现形式和性状变化的基源是通过控制其发育机制寻找到的，大量的科研者从控制其相对特征的基因中寻找答案，进化生物与发育生物学之间的结合性研究也开始了。每个生物个体在形态进化的过程中，首先会被DNA所含的信息改变形态，而发育生物学是朝着另一个方向来研究，主要想表达的是：相关的基因调节方法和发育过程发生变化，表现形式进化的关系。遗传与胚胎学的相互融合，使发育生物学与基因水平的结合得以加强。六、 目前的发育生物学Hall在2000年提出了他认为Evo-Devo研究中更重要的五个方面：胚胎发育起源和进化，修改发育过程是如何导致新的性状：生物进化过程中出现的发育可塑性和对环境的适应性，环境如何影响发展，进而对进化产生调节，趋同进化发育的基础和机制很明显，Dvo-Devo涉及的学科包括：生态学，分子生物，遗传学和古生物学。甚至在21世纪，以Dvo-Dveo为基础，形成了一种新的综合生物学。正是因为此项研究，才让发育生物学取得了突破，DNA的研究和突变得到了更多的信息。生物体发育是通过基因等分子表达基因的遗传信息来表达基因的遗传信息，而生物进化过程中产生表型变化的基源是基因和它们的调节序列变化。在与发育相关的基因中，人类对同源异型基因的研究相对较透彻。Hox基因是动物发育有关的一类基因，它们具有高度的相似性，在不同的物种中被称为“同源异形基因”。在进化过程中，有几种同源异形基因的生物学功能是非常保守的，但在不同分类单元中，基因数量、染色体排列形式、基因表达等在进化过程中却有细微差异。有人认为，同一种同源异型基因的数量和表现与这些动物的躯体设计进化的不同有关。七、 结语生物进化学是生物发育重要的学科，随着各种领域知识的相结合，为一些研究者带来许多的资料。由于基因库的建立，学科内容逐渐成为统一化，因此在研究过程中，利用基因和遗传图谱对其进行鉴定，研究它的内外直接的联系，另一方面，利用计算机和生物技术相结合，对生物个体进行深入的探索和研究。参考文献：[1]白书农.植物发育生物学[M].北京：北京大学出版社，2013.[2]曾丽萍，张宁，马红.被子植物系统发育深层关系研究：进展与挑战[J].生物多样性，2014，22(1)：21-39.[3]宋艳茹，焦艳红，周燕，高述民.植物发育生物学研究与展望[J].生物学通报，2013，48(2)：3-7.[4]SchrickK. Meetin greport：plant development albiologistss how their colors toward avirtual under standing of green development.[J].Science’s STKE：signa ltrans duction know led geenvir on ment，2001，2020(61).[5]刘小敏，高述民，高宏波.高等林业院校“植物发育生物学”研究生课程教学的改革探索[J].中国林业教育，2017，35(1)：48-50.[6]曾丽萍，张宁，马红.被子植物系统发育深层关系研究：进展与挑战[J].生物多样性，2014，22(1)：21-39.[7]李富恒，谭大海，齐东来，于龙凤，吴凤芝.植物发育中的位置信息[J].东北农业大学学报，2019，40(2)：134-139.[8]张剑，徐桂霞，薛浩月.等.植物进化发育生物学的形成与研究进展[J].植物学报，2017，24(1)：1-30.[9]张则婷，李学宝.MADS-box基因在植物发育中的功能[J].植物生理学通讯，2017(2)：218-222.

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