구체적으로:
1 유전물질의 변이는 진화의 내인이다.
자연계에는 수억 종의 종이 있으며, 형태가 다양하고 종류가 다양하며, 생물의 다양성은 주로 다른 유전물질로 인해 발생한다. 같은 종의 유전 물질의 상대적 안정성은 이 종의 안정성과 연속성을 보장한다. 유전 물질의 변이는 생물학적 진화의 가능성을 제공한다.
1. 1 유전자 돌연변이 및 염색체 이상
생물학적 거대 분자의 정량 분석 후, 중성 이론은 유전자가 수시로 대량의 중성 돌연변이를 일으킬 수 있다고 생각한다. 단백질을 인코딩하는 구조 유전자의 경우 삼중 암호 중 1 개 뉴클레오티드 (특히 세 번째) 가 대체되면 아미노산 유형이 변하지 않는 경우가 많습니다. 단백질의 보수적인 대체도 단일 아미노산 잔기가 바뀌더라도 잔기는 가변 구역에 있으며, 이런 변화는 생명체의 생존가치에 영향을 미치지 않는다고 지적했다. 또한 구조 유전자는 전체 DNA 서열의 극히 일부에 불과하며, 유전자 조절, 반복 서열, 인트론, 가짜 유전자, 제인, 유전자 등 단백질을 인코딩하지 않는 많은 서열이 있다. 따라서 목촌 원부 등은 생물 진화의 분자 수준에서 주도적인 요인이 생물 생존에 유익하지도 해롭지도 않은' 중성' 유전자라고 결론 내렸다. 그러나' 절대적' 중성 돌연변이를 어떻게 정의하느냐는 여전히 복잡한 문제이다. 유전자, 인트론, 중복 유전자, 가짜 유전자 등 비코딩 단백질 유전자는 단백질의 합성을 직접 지시하는 것이 아니라 다양한 환경적 요인과 결합해 전사와 번역을 조절하는 과정을 통해 작용한다. 연구에 따르면 유인원에서 인간으로의 변화는 주로 구조 유전자의 변화 [1] 가 아니라 유전자의 변화를 조절하는 것으로 나타났다. 많은 실험 증거들은 또한 Gilbert 의 인트론 기능에 대한 가설을 지지하는데, 구조적 유전자는 인트론 서열 사이의 재조합을 통해 엑손 조합에 의해 생겨났다고 한다. 즉 인트론은 원유전자 재조합 과정의 잔기이다. 또한, 현재 알려진 바와 같이, 인트론은 유전자 표현을 조절하는 기능도 있다. RNA 스플 라이스 조정; 특정 단백질을 인코딩합니다. 유전자 가족 및 기타 기능 보호 [2]. RRNA 와 tRNA 는 모두 중복 유전자에 속하며 단백질 번역에도 각자의 기능이 있다. 가짜 유전자는 인접한 기능 유전자의 단편이나 이동 기능 유전자를 받아들여 기능을 얻을 수 있다. 가짜 유전자와 기능 유전자 사이의 엑손 교환의 예는 이미 쥐 ψ a3 에서 [3] 을 발견했다. 일부 단일 뉴클레오티드가 대체되면 아미노산의 유형을 바꾸지 못할 수도 있지만, 화학 결합을 통해 인접한 뉴클레오티드에 미치는 영향은 무시할 수 없다. 인접한 뉴클레오티드의 대체율을 바꿀 수 있습니다. 따라서 특정 유전자 돌연변이를 절대 중성으로 정의하는 것은 적절하지 않다고 생각합니다.
염색체 왜곡에는 염색체 구조와 수의 변화가 포함되며, 이는 유전자 돌연변이처럼 진화에서 중요한 위치를 차지한다. 염색체 기형은 DNA 분자의 광범위한 변화와 관련이 있으며, 유전자 간 연계와 교환에 영향을 미치고, 유전자 표현 방식을 바꾸고, 생식 격리 메커니즘을 만들어 종 분화 과정을 가속화한다.
1.2 유전자 재조합
바이러스의 진화는 점진적인 돌연변이 축적으로 설명하기 어렵다. 바이러스와 숙주 또는 다른 바이러스의 유전자 재조합으로 인한 점프성 돌연변이가 큰 역할을 했다 [4]. 사실, 미생물 간의 전환, 결합, 형질 전환으로 인한 유전자 재조합의 빈도는 유전자 돌연변이보다 1 만 배 높다 [5]. 따라서 유전자 재구성은 바이러스와 미생물이 진화하는 주요 방법이다. 고등 생물의 경우 외원 핵산도 섭식, 유성 생식, 미생물 매개 획득을 통해 유전자 재구성에 필요한 물질 원소를 제공할 수 있다. 장광명 등 [6] 미생물은 유전자 재조합을 효과적으로 매개할 수 있다고 제안했다. 원핵 생물이 진핵 생물로 광범위하게 전이되는 것은 미생물이 유전자 재조합을 유도하는 중요한 방법일 수 있다. 미생물은 먼저 한 생물을 감염시키고, 그 생물의 유전 물질을 운반한 다음, 다른 생물을 감염시키고, 가지고 있는 유전 물질을 다른 생물의 게놈으로 옮긴다. 또 다른 생물 자체는 완벽하고 안정적인 유전 메커니즘을 가지고 있기 때문에, 이 유전자 재조합이 표현되고 고정될 확률은 크지 않지만, 유전자 재조합이 생물 진화에서 중요한 역할을 한다는 것은 부인할 수 없다.
2 유전 물질 변이에 대한 환경 유도 및 스크리닝
생태학적으로 볼 때, 모든 생물은 전체적으로 안정적이고 변화하는 생태 환경에 존재하며, 환경과의 물질, 에너지, 정보의 교환이 존재한다. 환경은 생물 진화의 외인으로, 유전물질의 변이를 유도하고 선별하여 시간 축적을 통해 생물 진화를 실현한다. 이곳의 환경은 생물환경과 비생물환경을 포함한다. 거시환경과 미시환경은 연구 주체에 영향을 미치는 모든 외부 요인을 가리킨다.
2. 1 환경 유도 유전 물질 변이
화학 환경의 경우, 생물은 환경에서 각종 물질을 섭취하여 분해해서 흡수한 후 세포로 공급한다. 이러한 물질 중 일부 화학 성분과 원소는 유전 물질의 구성과 반응하거나 유전 물질의 구조를 바꿀 수 있다. 일부 화학 물질은 유기체 표면에 직접 작용하며 표면 세포가 파괴되어 유전 물질이 변이될 수도 있다.
물리적 환경이 유전적 물질 변이를 일으킬 수 있는 가장 중요한 요소는 방사선이다. 생물은 지구에서 생활하며, 언제나 우주광선과 지구상의 방사성 물질에 의해 방사된다. 과학자들은 한 사람이 매년 인체에서 받는 평균 방사선이 약 10 억 개의 분자의 화학 결합을 열 수 있다는 통계를 한 적이 있다. DNA 분자가 인체에서 차지하는 비율은 매우 작다. 계산 결과 1 인당 매년 평균 약 200 개의 DNA 분자 [7] 가 파괴된다. 유기체가 실수로 더 높은 에너지 광선에 노출되면 돌연변이를 일으킬 가능성이 더 큽니다.
현재 많은 과학자들은 유전 공학 기술을 이용하여 DNA 의 일부를 인위적으로 변화시켜 생산경제에 유리한 새로운 품종을 재배하고 있다. 유전자 변형 동식물과 미생물이 보급되면 이 생물의 진화에 일정한 물질적 가능성을 제공할 것이다. 신품종과 관련 야생종의 교배는 인공 손질된 유전자 조각을 전파하고 고정할 수 있다. 이것은 식물에서 더 흔하다. 인위적인 환경이 생물학적 진화에 미치는 영향이라고 할 수 있다. 미생물 매개 유전자 재조합은 생물을 진화시키고, 자연생물환경은 유전물질을 변화시킨다.
후천적인 성질이 유전될 수 있을지는 줄곧 생물 진화 연구에서 논쟁의 초점이었다. 얻은 특성이 유전적이라면 환경이 유전 물질 변이를 일으킬 수 있다는 것을 더 자세히 설명할 수 있다. 생물학자들은 이미 모레 유전의 많은 예를 발견했다. 예를 들어, 바실러스 서브 틸리 스 세포벽이 효소에 의해 제거 된 후, 특정 성장 조건 하에서 번식을 계속할 수 있으며, 그들의 자손은 경계가 없으며, 이 상태는 유전을 안정시킬 수 있습니다. 세포 벽은 다른 성장 조건 하에서 서만 다시 성장할 것 이다 [8]. 역전사 효소의 발견도 유전적 획득 가능성을 증명했다. 생명-환경 균형론' 학자들은 만약 생명의 환경 조건이 변하면 생명이 변할 수 있다면 동물과 식물은 그 생명에 적응하는 특성을 채택할 것이며, 이런 특성이 영원히 존재할 경우 유전적 요인도 그에 따라 변할 것이라고 생각한다. 그러나 그것은 지질 나이와 같은 긴 시간 단위를 거쳐야 한다. 소유욕이 유전될 수 있다는 증거가 늘어나고 있지만 소유욕이 생물 진화의 주요 방식이라고 생각할 수는 없다. 환경 조건이 크게 변하지 않은 상태에서 생물 진화의 발걸음이 완전히 멈추지 않았기 때문이다. 생물학적 진화는 여러 가지 요인이 함께 작용하는 결과이며, 결국 유전물질이 변화한 것이 틀림없다. 그래야만 변이가 대대로 전해질 수 있다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 진화명언) 환경은 진화의 외인일 뿐이다.
또한 과학자들은 대부분의 돌연변이가 자발적이고 완전히 무작위적이라고 생각하는데, 이는 포괄적이지 않다. DNA 사슬은 세포 안에 있기 때문에 세포 내 환경에서 살아야 한다. 아미노산 잔기의 탈락, 교체, 첨가는 모두 플루토늄 결합의 부러짐과 함께 에너지와 물질의 교환이 필요하며, 이러한 변화는 세포 내 환경과 밀접한 관련이 있다.
2.2 유전 물질의 환경 스크리닝
분자 수준에서 환경은 유전 물질의 자연 선택에서 건설적인 역할을 한다. DNA 사슬의 한 부위는 다른 유전자 부위로 둘러싸여 있는데, 이 부위가 돌연변이를 일으키면 이 부위 주위의 다른 유전자에 의해 구속과 방해를 받을 수 있다. 또한 핵환경의 각종 화학물질과 염색체상 조단백질 (진핵생물만) 과 비조단백질에 의해 조절된다. 간단히 말해서, 새로운 유전자형 진화의 초기에는 유리한 돌연변이를 선택하여 개인의 적응도를 높일 것이다. 일본의 오타 (Ohta, 1979) 에 따르면, 자연 선택의 분자 수준에서 주된 역할은 한 분자의 기존 기능을 유지하여 유해한 돌연변이로부터 보호하는 것이다 [8].
유전물질의 변이가 분자수준에서 자연선택을 통과하면 더 높은 수준에서 검사해야 한다. DNA 의 돌연변이 지점이 단백질 합성을 직접 안내하든, 간접적으로 조절하고 전사와 번역에 영향을 미치든, 대부분의 유전 물질의 변이는 결국 단백질의 변화에 나타난다. 폴리펩티드 사슬에서 하나 이상의 아미노산 잔기의 변화는 단백질의 공간적 구조와 기능에 영향을 줄 수 있습니다. 플루토늄 사슬이 접힐 때 에너지 최소 원칙을 추구하며, 완전히 접힌 플루토늄 체인은 공간 형태를 더 잘 발휘할 수 있도록 해야 한다. 아미노산 잔기의 변화가 단백질 기능의 변화를 일으킨다면, 변경된 단백질이 발휘하는 기능은 기체가 환경에 더 잘 적응하고 생존능력을 향상시킬 수 있게 한다. 여기에는 세포 수준의 자연 선택과 단백질 기능과 관련된 조직 및 기관 수준의 자연 선택이 포함됩니다. 이러한 선택들은 유전적 물질 변이로 인한 단백질 변화를 선별할 것이다.
유전 물질의 변이가 결국 표현형 차이로 드러날 때, 환경의 작용은 다윈의 자연 선택 이론과 비슷하다. 다만 현대 생물 진화론에 따르면 자연선택의 대상은 개인이 아니라 집단이다. 자연 선택의 가치는 집단 유전자 은행의 유전자 빈도의 변화에 있다.
앞서 언급했듯이, 일부 돌연변이는 중립적이고 무의미한 것 같다. 그러나 환경 조건이 바뀌면 이러한 돌연변이가 더 이상 "중립적" 이 아닐 가능성이 높습니다 [9]. 이러한 비축 돌연변이는 환경 조건이 바뀔 때만 나타날 수 있다. 최근 몇 년 동안 열 쇼크 단백질 HSP90 으로 대표되는 일부 분자 메커니즘이 있어 유전자 돌연변이로 인한 표현형 변화 [10] 를 어느 정도 숨길 수 있다는 실험이 나왔다. 즉, 환경은 일부 돌연변이를 선택하여 표현하고 다른 것을 일시적으로 숨길 수 있습니다. 이러한 숨겨진 백업 돌연변이를 통해 개인은 변화하는 환경에 적응할 수 있는 더 큰 기회를 갖게 됩니다.
3 생물학적 진화 후 환경에 대한 반응
약 27 억 년 전, 부싯돌 조류, 청록조류 등 원시 조류가 나타났는데, 엽록소가 함유되어 광합성을 할 수 있어 자양생명에 속한다. 이 조류들은 광합성으로 방출되는 산소가 대기로 들어간 후 대기의 성분을 바꾸기 시작한다 [1 1]. 대기 중 유리산소의 출현과 농도의 증가는 생물학에 중요한 의의가 있다. 생물의 대사 패턴은 근본적으로 변화하기 시작하여 혐기성 생활에서 유산소 생활로 바뀌었다. 대사방식의 변화는 생물의 진화와 발전에 작용한다. 단세포 진핵생물은 약 10 ~ 15 억년 전에 나타났고, 이후 점차 다세포 생물이 형성되어 유성 생식이 나타나기 시작했다. 생물의 진화가 환경에 강한 반응을 보이며 환경 변화를 일으킨다는 것을 알 수 있다. 변화하는 환경 조건은 생물 진화의 방향에 지도적 의의가 있다. 인간은 자연을 개조하고 이용할 수 있는 강력한 능력을 가지고 있다. 인간이 자연 환경에 미치는 영향은 다른 어떤 생물보다 크다.
기원과 멸종도 생물이 환경에 적응하지 못하고 환경에 의해 탈락한 결과이다.
사실 진화와 같은 일이지만 결과는 다르다.
너에게 도움이 되었으면 좋겠다.