为什么分子钟可以推测生物的起源时间?
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因为生命会随着时间而进化。
生命的进化不仅仅体现在生物形态的变化上,更重要的是DNA中碱基对和蛋白质中氨基酸序列的变化。
其实生物体内还有一种时钟,就是分子钟。
分子钟的计时载体是位于生物体内的DNA、蛋白质等生物大分子。通常看不见摸不着,数值只能通过分子生物学的特定分析手段读出。
分子钟的计时单位不是分钟,也不是小时,甚至不是年,而是万年。
为什么分钟可以计时?因为生命会随着时间而进化。
生命的进化不仅仅体现在生物形态的变化上,更重要的是DNA中碱基对和蛋白质中氨基酸序列的变化。
1962年,美国科学家祖卡·坎德尔(Zuka kandel)和鲍林(Pauling)在比较了几种动物的血红蛋白后发现,组成这些蛋白质的氨基酸分子会以恒定的速度相互替换。
这种替代率在不同的生物家族中大致相同,即生物进化的速率在分子水平上是恒定的。
基于此,Zuka kandel和Pauling在1965年提出了分子钟假说。
该假说认为,在生命进化过程中,生物体内的分子进化速率近似恒定。
因此,我们可以推断生物群体进化方向发生分化的时间以及其他进化事件的发生。
这个假说掀起了生物学家利用大分子研究进化问题的热潮。
分子钟理论的一个先决条件是,特定生物大分子(如蛋白质或DNA)的替换率在所有物种的进化中都是恒定的。
但是在自然界中,对于蛋白质分子来说,这个速率并不总是恒定的。
在物种快速形成的过程中,其进化速度可能会大大加快;在物种形成后的平衡期,其进化速度可能会再次变慢。
所以,基于蛋白质的恒定进化速率并不是理想的分子钟。
对于DNA分子来说,不同DN**片段的进化速率并不相同,同一DN**片段在不同生物群之间可能存在显著差异。
因此,目前分子钟的研究也面临着分子进化速率不同带来的挑战。
尽管如此,分子钟的使用已经成为进化生物学的一个热点。
现代分子生物学家大多常用它来研究分子进化机制,推断一些重要生物类群的起源时间。
为了提高分子钟的精度,科学家们采取各种方式对其进行优化,用数学方法消除分子进化速率不稳定带来的不利影响。