中性突變指的是基因中堿基的突變,盡管會導致多肽鏈中相應位置的氨基酸發生變化,但這種變化并不會引起蛋白質功能的顯著改變。
理論背景
自20世紀60年代以來,隨著分子生物學領域的迅速崛起,人們開始將進化研究深入至分子水平。生物分子的進化作為生物進化的一個重要方面,雖然綜合進化理論包含了“選擇”概念,但仍無法在分子層面上詳細闡述遺傳機制,因此被認為是不完備的。隨著分子生物學的興起和發展,這一局限性得到了彌補,新的理論“中性突變論”應運而生。1968年,日本學者木村資生首次提出分子進化的中性學說,即“中性學說”或“中性突變的隨機漂變理論”,這一理論挑戰了查爾斯·達爾文的自然選擇學說。隨后,多位學者通過對大量分子生物學實驗和數據的支持,確認了這一學說的有效性。美國學者J.L.金和T.H.朱克斯使用大量實驗證據證實了中性學說,并將其命名為非達爾文主義。
分子進化特點
中性學說的核心觀點是在分子水平上,大多數進化演化和物種內的大多數變異并非由自然選擇驅動,而是通過那些對選擇呈現中性或近中性的突變等位基因的遺傳漂變來實現。這一理論預測,進化速率在每年每個位置上保持相對穩定。同源蛋白質如同工酶的豐富多態性表明,這些生物大分子具有相同的高級結構,均能良好地執行其生物功能,不存在優劣之分。此外,假基因的堿基替換不受限制,其進化速率相當于分子的突變率。分子進化具有如下特征:(1)對于每種生物大分子,只要分子的三級結構與功能基本不變,則各進化路線的突變替代速率大致保持每年在每個位置上恒定。(2)機能較次要的分子或分子片段的進化速率高于機能較重要的分子或分子片段的進化速率。(3)在分子進化進程中,使分子現存結構和功能破壞較小的突變比破壞較大的突變有更高的替換率。(4)基因重復通常發生在具有新功能的基因出現前。(5)明顯有害的選擇清除和選擇上呈中性的或稍有害的突變隨機固定,比明顯有利突變的正達爾文選擇更為常見。其中,第(1)和(5)項是最基本的特征。1983年,木村對其中性學說進行了全面總結,并撰寫專著《分子進化的中性學說》。
影響與意義
中性學說因其大膽挑戰查爾斯·達爾文的自然選擇學說而在學術界引起了廣泛關注,其影響力不僅限于群體遺傳學,甚至超越了進化生物學范疇。隨著分子遺傳學的進步,中性學說的重要性日益凸顯,它打破了綜合進化論在群體遺傳學領域的壟斷地位,提升了木村的地位,使其從一位專注于數學的群體遺傳學家轉變為一位擁有理論建樹的進化生物學家。
參考資料 >
一類帶移民的連續狀態分枝過程的非中性突變模型.萬方數據.2024-10-30
基因表達式編程中性突變機理分析.萬方數據.2024-10-30
基于中性突變的樸素基因表達式編程.萬方數據.2024-10-30