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第1章 DNA与分子古生物学 杨群施苏华钟扬 1

引言 1

1.1 历史回顾 1

1.2 一些基本概念 3

1.2.1 DNA与基因 3

1.2.2 遗传密码 4

1.2.3 基因组 5

1.2.4 氨基酸与蛋白质结构 7

1.3 分子进化型式 8

1.3.1 编码基因的突变型式 9

1.3.2 非编码序列中的替代型式 11

1.4 分子系统学概要 13

1.4.1 性状（特征） 14

1.4.2 分类群 14

1.4.3 分子系统学的特点 16

1.5 分子系统学在古生物学中的意义 17

1.5.1 分子化石 17

1.5.2 古生物学中的DNA分子指标 17

1.6 附录 19

1.6.1 标本的采集与储存 19

1.6.2 分子古生物学实验室设置 20

2.1 等位基因频率的变化 23

引言 23

第2章 群体遗传动力学 王顺德罗泽伟 23

2.2 自然选择 24

2.2.1 共显性 25

2.2.2 超显性 26

2.3 随机遗传漂变 27

2.4 有效居群规模 31

2.5 基因替代 32

2.5.1 等位基因被固定的概率 32

2.5.2 等位基因的固定时间 33

2.5.3 基因替代率 34

2.6 在突变压力下等位基因的消失 35

2.7 基因多态性 36

2.8 新达尔文理论和中性突变假设 38

第3章 古DNA的研究方法与应用 赖旭龙杨群杨洪 40

引言 40

3.1 研究简史 40

3.2 古DNA研究的意义及难点 42

3.2.1 意义 42

3.2.2 难点 43

3.3 基本概念与方法 44

3.3.1 古DNA的定义与范畴 44

3.3.2 DNA分子埋藏学 45

3.3.3 古DNA研究材料的选用 46

3.4 实验技术 47

3.4.1 总体规划 47

3.4.2 古DNA的提取与扩增 47

3.5 古DNA序列分析及可靠性鉴别方法 49

3.5.1 DNA序列分析 49

3.5.2 污染控制 51

3.5.3 可重复性 51

3.5.4 甄别古DNA的标准 52

3.6 古DNA的应用 53

3.6.1 谱系发育研究 53

3.6.2 历史群体遗传学研究 53

3.6.3 谱系地理的演变 54

3.6.4 古生态研究 55

3.6.5 分子进化速率的直接估算 55

3.6.6 古人类研究 56

3.6.7 其他应用 56

3.7 结语 57

3.8 附录：古DNA实验要点 57

3.8.1 抽提 57

3.8.2 PCR扩增 58

3.8.3 PCR引物设计 59

3.8.4 PCR产物的直接测序 59

4.1.1 四面体碳和光学异构体 62

4.1 氨基酸立体化学基础 62

第4章 古氨基酸研究 刘德明 62

引言 62

4.1.2 构型的标定 65

4.1.3 氨基酸及衍生物系统名称的构成 68

4.1.4 氨基酸外消旋反应动力学 69

4.2 技术和方法 72

4.2.1 气相色谱原理 73

4.2.2 氨基酸衍生物的制备 74

4.2.3 氨基酸气相色谱分析 75

4.2.4 氨基酸液相色谱分析 79

4.3.1 地层氨基酸的总量与组分研究 82

4.3 化石氨基酸及其外消旋作用的一些应用 82

4.3.2 氨基酸年代学 84

4.3.3 氨基酸外消旋与古DNA保存的评估 85

4.3.4 重要年代界线地层中的氨基酸研究 87

4.3.5 有孔虫的氨基酸分析与属种效应 88

4.3.6 生物年代学 89

4.4 附录 91

4.4.1 氨基酸分子结构式 91

4.4.2 2.5mmol氨基酸标准液的配制 91

4.4.3 贝壳化石中氨基酸组分的提取 92

4.4.4 氨基酸组分的气相色谱分析 92

4.4.5 氨基酸对映体的气相色谱法拆分（用光学活性酰化剂） 93

4.4.6 氨基酸对映体的气相色谱法拆分（用光学活性酯化剂） 94

4.4.7 氨基酸对映体的气相色谱法拆分（用手性相Chirasil-Val毛细柱） 94

第5章 生物标志物及其古生物与古环境意义 盛国英张干傅家谟彭平安 96

引言 96

5.1 生物标志物的定义与特点 96

5.2 研究简史 97

5.3 有机化学预备知识 98

5.3.1 有机化合物的结构表示法 98

5.3.2 无环烷烃 98

5.3.4 类异戊二烯烃 99

5.3.3 环烷烃 99

5.3.5 系列化合物碳优势指数 101

5.3.6 生物标志物的立体化学 102

5.3.7 典型生物标志物的立体化学 103

5.4 生物标志物的地球化学 107

5.4.1 生物标志与古生物输入 108

5.4.2 生物标志物及其参数的地球化学意义 122

5.5 生物标志物在古气候古环境研究中的应用 125

5.5.1 古温度 125

5.5.2 古大气二氧化碳分压（PCO2）指标 126

5.5.3 古湖泊沉积物源与生产力的有机分子指标 128

5.5.4 应用生物标志物判认古环境研究示例 129

5.6 生物标志化合物的地史分布 138

5.7 附录：生物标志物的分析技术 140

5.7.1 样品的保存和化学前处理 140

5.7.2 气相色谱－质谱（GC-MS）分析 143

第6章 分子数据的基本处理方法——以DAMBE分析软件为例 夏旭华李春香杨群 149

引言 149

6.1 分子数据文件的格式及格式转换 149

6.2 在互联网（Internet）上获取数据 152

6.3 GenBank数据文件的内涵与处理方法 154

6.4 多序列对位排列（MultipleAlignment） 157

6.5.1 核苷酸与二核苷酸频率 158

6.5 分子序列数据的基本分析方法 158

6.5.2 密码子的频率 160

6.5.3 实例分析 162

6.6 氨基酸频率及其演化 165

6.7 附录 165

6.7.1 DAMBE程序的简介及安装程序 165

6.7.2 常用的计算机辅助程序 165

第7章 分子谱系树的构建与检验 钟扬唐先华黄德世张晓艳施苏华杨群 168

引言 168

7.1 基本概念、模型与分析流程 168

7.1.1 谱系树 168

7.1.2 分子数据和序列进化模型 170

7.1.3 对位排列 173

7.2 分子谱系树的构建 175

7.2.1 距离矩阵法 176

7.2.2 简约法 178

7.2.3 最大似然法 180

7.2.4 谱系树构建方法的比较 181

7.3 分子谱系树的统计检验 183

7.3.1 一致性指数和一致树 183

7.3.2 谱系树的重复抽样检验 185

7.4 附录：网络资源 187

引言 189

第8章 中性理论、分子钟及支系分歧时间估算 庚镇城杨群 189

8.1 中性理论：分子进化速率研究的理论基础 190

8.1.1 分子突变中的中立性 190

8.1.2 中性理论的要点 191

8.1.3 关于中性理论的争议 192

8.2 分子钟 193

8.2.1 概念 193

8.2.2 分子钟的构建与相对速率检验 195

8.2.3 二簇检验法与枝长检验法 198

8.3 谱系间的速率差异 198

8.3.1 啮齿类vs灵长类 198

8.3.2 谱系进化速率差异的原因 199

8.4 关于分子钟的争议 200

8.5 研究实例：后生动物门类的起源 201

8.6 展望 202

第9章 非线性分子进化与古生物重大事件 吕宝忠杨群 204

引言 204

9.1 进化研究从形态至分子、从线性至非线性 204

9.1.1 线性形态进化 204

9.1.2 线性分子进化 205

9.1.3 非线性形态进化 205

9.1.4 非线性分子进化 206

9.2 非线性分子进化研究简史 206

9.3.1 基因重复 207

9.3 非线性分子进化的机制 207

9.3.2 外显子拼接、域拼接 208

9.3.3 基因共享 208

9.3.4 基因的横向转移 210

9.3.5 同功替代 211

9.4 非线性进化研究方法 211

9.4.1 以蛋白质构象叠合来校正其序列的对位排列 211

9.4.2 功能－结构分析 211

9.5 三叶虫兴衰的呼吸机制探秘 214

9.6 结语 215

参考文献 217

名词索引 237