什么是生物富集现象

生物富集(bio-concentration)。生物富集与食物链相联系，各种生物通过一系列吃与被吃的关系，把生物与生物紧密地联系起来，如自然界中一种有害的化学物质被草吸收，虽然浓度很低，但以吃草为生的兔子吃了这种草，而这种有害物质很难排出体外，便逐渐在它体内积累。而老鹰以吃兔子为生，于是有害的化学物质便会在老鹰体内进一步积累。这样食物链对有害的化学物质有累积和放大的效应，这是生物富集直观表达。污染物是否沿着食物链积累，决定于以下三个条件：即污染物在环境中必须是比较稳定的，污染物必须是生物能够吸收的，污染物是不易被生物代谢过程中所分解的。

生物个体或处于同一营养级的许多生物种群，从周围环境中吸收并积累某种元素或难分解的化合物，导致生物体内该物质的平衡浓度超过环境中浓度的现象，叫生物富集，又叫生物浓缩（bio-concentration）。

生物富集常用富集系数或浓缩系数（即生物体内污染物的平衡浓度与其生存环境中该污染物浓度的比值）来表示。此外还有人用生物累计、生物放大等术语来描述生物富集现象。前者是指同一生物个体在生长发育的不同阶段生物富集系数不断增加的现象；后者指在同一事物链上，生物富集系数从低位营养级到高位营养级逐级增大的现象。

污染物是否沿着食物链积累，决定于以下三个条件：即污染物在环境中必须是比较稳定的，污染物必须是生物能够吸收的，污染物是不易被生物代谢过程中所分解的。目前最典型的还是DDT在生态系统中的转移和积累。

在生态系统中，污染物在沿食物链流动过程中随营养级的升高而增加，其富集系数在各营养级中均可达到极其惊人的含量。

基因富集分析是分析基因表达信息的一种方法，富集是指将基因按照先验知识，也就是基因组注释信息进行分类。

人类有约30,000个基因，人与人之间的基因序列相似度高达999%，也就是说，人们相互之间仅有30个基因的差别，而正是这大约30个基因的差别，导致了我们长得不同，性格也不同。

举这样一个例子，我发现规律的作息与适当的运动让我智商变高了，我想知道让我智商变高了的基因是哪些？那么我取之前作息混乱，成天堆坐在电脑前的基因表达数据和智商提高了之后的表达数据直接对比进行分析是不是就可以了呢？这种方法也叫作单基因分析，这种方法的缺点包括：

基因表达谱数据固有噪音很高，当两组数据表达量差别不大时，很容易出现假阴性结果。（常用的表达谱测试方法包括microarray和mRNA-seq，各有利弊，前者前两年很火，后者现在比较流行。具体原理方法、优缺点wiki上介绍的很清楚。）

未考虑基因间相互作用，很难给出合理解释，当对比之后，我发现50个基因不一样，可是除此之外，我无法判断这50个基因有什么样的联系？是什么信号通路让我智商变高了？知其然而不知其所以然。

可重复性差，生物实验一般都要求至少重复三遍，那么第二次实验的时候，很有可能不是50个基因，谁多谁少根本说不清楚。

考虑到这些缺点，2005年提出了基于基因集定义的基因富集分析方法，很多人管单基因分析叫bottom-up，富集分析叫top-down。

首先要定义基因集(gene set)，也就是基于我们的先验知识（基因组注释信息），将基因富集，可以想象成，用一堆代表基因功能的箱子（bin）把具有相同或相似功能的基因装起来，起到了降维的作用，当然，每个基因可能同时参与好几种功能，这种cross-talk我这里就不说了。

这样，得到这两组数据后，我们所分析的不是单个基因表达的差异，而是箱子与箱子之间的差异。比如我们发现，运动前后的主要差异集中在消化基因上面，那么我就有理由说，规律作息和适当运动让我消化变好、营养吸收充分进而智商提高（我编的，别信）。由此，我们得到的数据更容易解释。

海水富集就是把海水中常见的微量元素通过物理或化学方法聚集的过程。

常用的方法有：溶剂萃取法、离子交换法、共沉淀法和冻干法等。

①溶剂萃取法。

例如吡咯烷基酸铵-甲基异丁基酮，可用于萃取海水中的镉、铜、镍、铅、锌、银、钴、铁等元素，供原子吸收光度法测定用。

②离子交换法。纤维素交换法，可富集海水中的钴、铬、铜、铁、钼、镍、铅、锌、铀等元素，供X射线荧光法和中子活化法测定用；螯合树脂交换法，可富集镉、铬、铜、铁、锰、镍、铅、锌等元素，供原子吸收分光光度法测定用。

③共沉淀法。用分光光度法、原子吸收法或中子活化法测定海水中微量元素之前，可用共沉淀法富集分离。例如用氢氧化铁为沉淀剂，分离海水中的砷、铕、镧、钌、锡、钽等成分之后，再用中子活化法测定它们的含量。

④冻干法。可用于中子活化法测定海水中多种元素之前的富集，但不能分离出干扰元素。

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