中性突变指的是基因中碱基的突变,尽管会导致多肽链中相应位置的氨基酸发生变化,但这种变化并不会引起蛋白质功能的显著改变。
理论背景
自20世纪60年代以来,随着分子生物学领域的迅速崛起,人们开始将进化研究深入至分子水平。生物分子的进化作为生物进化的一个重要方面,虽然综合进化理论包含了“选择”概念,但仍无法在分子层面上详细阐述遗传机制,因此被认为是不完备的。随着分子生物学的兴起和发展,这一局限性得到了弥补,新的理论“中性突变论”应运而生。1968年,日本学者木村资生首次提出分子进化的中性学说,即“中性学说”或“中性突变的随机漂变理论”,这一理论挑战了查尔斯·达尔文的自然选择学说。随后,多位学者通过对大量分子生物学实验和数据的支持,确认了这一学说的有效性。美国学者J.L.金和T.H.朱克斯使用大量实验证据证实了中性学说,并将其命名为非达尔文主义。
分子进化特点
中性学说的核心观点是在分子水平上,大多数进化演化和物种内的大多数变异并非由自然选择驱动,而是通过那些对选择呈现中性或近中性的突变等位基因的遗传漂变来实现。这一理论预测,进化速率在每年每个位置上保持相对稳定。同源蛋白质如同工酶的丰富多态性表明,这些生物大分子具有相同的高级结构,均能良好地执行其生物功能,不存在优劣之分。此外,假基因的碱基替换不受限制,其进化速率相当于分子的突变率。分子进化具有如下特征:(1)对于每种生物大分子,只要分子的三级结构与功能基本不变,则各进化路线的突变替代速率大致保持每年在每个位置上恒定。(2)机能较次要的分子或分子片段的进化速率高于机能较重要的分子或分子片段的进化速率。(3)在分子进化进程中,使分子现存结构和功能破坏较小的突变比破坏较大的突变有更高的替换率。(4)基因重复通常发生在具有新功能的基因出现前。(5)明显有害的选择清除和选择上呈中性的或稍有害的突变随机固定,比明显有利突变的正达尔文选择更为常见。其中,第(1)和(5)项是最基本的特征。1983年,木村对其中性学说进行了全面总结,并撰写专著《分子进化的中性学说》。
影响与意义
中性学说因其大胆挑战查尔斯·达尔文的自然选择学说而在学术界引起了广泛关注,其影响力不仅限于群体遗传学,甚至超越了进化生物学范畴。随着分子遗传学的进步,中性学说的重要性日益凸显,它打破了综合进化论在群体遗传学领域的垄断地位,提升了木村的地位,使其从一位专注于数学的群体遗传学家转变为一位拥有理论建树的进化生物学家。
参考资料 >
一类带移民的连续状态分枝过程的非中性突变模型.万方数据.2024-10-30
基因表达式编程中性突变机理分析.万方数据.2024-10-30
基于中性突变的朴素基因表达式编程.万方数据.2024-10-30