绪论 1
一、什么是分子考古学？ 1
二、分子考古的主要研究内容 1
1．研究人类的起源与迁徙 1
2．古代动植物的驯化 2
3．古人的个体识别、群体遗传关系及族属鉴定 2
4．古人与生活环境的关系 3
5．古病理研究 4
三、分子考古学理论基础与研究方法 4
四、什么是古DNA，有何特点？ 6
五、古DNA分子保存年限 9
六、古代DNA研究的历史与现状 12
第一篇 生物学基础 21
第1章 生物大分子 21
1.1 蛋白质 21
1.1.1 肽键 23
1.1.2 蛋白质的结构与功能 23
1.1.3 同源蛋白质 24
1.2 核酸 25
1.2.1 碱基、核苷、核苷酸 26
1.2.2 核酸的紫外吸收 30
1.2.3 核酸的变性、复性与杂交 30
第2章 基因与基因组 32
2.1 基因的定义 33
2.2 基因组定义 33
2.3 半保留半不连续复制机制 33
2.4 基因的突变、损伤与修复 34
2.5 基因重组 35
2.6 基因转录 35
2.7 遗传密码 36
2.8 蛋白质的生物合成 38
第3章 基因组演化与物种分类 40
3.1 细胞的形成 40
3.2 从单细胞生物到多细胞生物 42
3.3 病毒基因组 42
3.4 原核生物染色体结构 43
3.5 真核生物的染色体结构 44
3.6 人类基因组 45
3.7 基因组进化模式 46
3.8 物种的分类 49
3.9 分子系统树 50
第4章 遗传多态性标记 52
4.1 遗传多态性标记的分类 52
4.1.1 形态、生理标记 52
4.1.2 染色体标记 53
4.1.3 血型和蛋白质标记 53
4.1.4 DNA标记 53
4.2 DNA多态性研究 53
4.2.1 DNA多态性形成机制 53
4.2.2 DNA标记的分类 54
4.2.3 人类DNA多态性研究的历史和现状 56
4.3 mtDNA遗传多态性标记 57
4.3.1 mtDNA遗传系统的特点 59
4.3.2 mtDNA多态性检测方法 59
4.3.3 mtDNA多态性研究在人类进化上的应用 60
4.3.3.1 非洲人群的迁移和mtDNA变异 61
4.3.3.2 欧洲人群的迁移和mtDNA变异 63
4.3.3.3 亚洲人群的迁移和mtDNA变异 64
4.4 Y染色体遗传标记 67
4.4.1 Y染色体结构 67
4.4.2 Y染色体遗传系统的特点 68
4.4.3 Y染色体变异形式 69
4.4.4 Y染色体多态性检测方法 70
4.4.5 单核苷酸多态位点变异在人类进化中的应用 70
第二篇 古DNA应用实例 85
第5章 人类古DNA研究应用 85
5.1 古DNA在人类起源研究中的应用 85
5.2 古DNA在人群水平上的应用 98
5.2.1 欧洲人群研究 98
5.2.2 新疆地区人群研究 99
5.2.3 中国北方地区古代人群研究 101
5.3 古DNA在家庭或家族水平的应用 103
5.4 古DNA在个体水平的应用 104
5.4.1 性别鉴定 104
5.4.2 个体身份识别 105
5.5 古DNA在古病理学的应用 110
第6章 古DNA与家养动物起源研究 116
6.1 家养动物起源研究的研究方法 116
6.1.1 考古调查 116
6.1.2 分子生物学分析 118
6.2 家猪的起源研究 118
6.3 狗的起源研究 121
6.4 黄牛的起源研究 122
6.5 绵羊的起源研究 126
6.6 山羊的起源研究 128
6.7 家马的起源研究 131
第7章 植物古DNA研究应用 138
7.1 小麦古DNA研究应用 138
7.2 玉米古DNA研究应用 140
7.3 稻古DNA研究应用 141
7.4 高粱古DNA研究应用 142
7.5 其他植物遗存古DNA研究应用 142
7.6 植物化石古DNA研究应用 143
7.7 冰芯中植物古DNA研究应用 146
第三篇 古DNA的研究方法 153
第8章 古DNA研究流程 153
8.1 古DNA实验技术流程 153
8.1.1 考古发掘人员样本采集 153
8.1.2 样本评估 154
8.1.3 样本处理 156
8.1.4 DNA提取 157
8.1.5 PCR扩增 158
8.1.5.1 PCR技术的基本原理 158
8.1.5.2 PCR反应5要素 160
8.1.5.3 PCR系统中的其他成分 161
8.1.5.4 PCR反应参数 162
8.1.6 PCR产物检测 163
8.1.7 PCR产物纯化 165
8.1.8 测序 166
8.2 古DNA序列的真实性 168
8.2.1 污染来源 169
8.2.2 污染的控制 170
8.2.3 污染的识别 172
8.2.4 甄别古DNA的标准 172
8.3 古DNA研究中的新进展 173
8.3.1 荧光实时定量PCR 174
8.3.2 扩增产物长度多态性 174
8.3.3 嘧啶N糖基化酶 175
8.3.4 焦磷酸测序技术 176
8.3.5 多重PCR 177
第9章 古DNA数据分析 181
9.1 系统发育分析 181
9.1.1 系统发育树 181
9.1.2 序列比对与排序 184
9.1.3 系统发育树的重建 184
9.1.3.1 距离法 185
9.1.3.2 简约法 188
9.1.3.3 似然法 189
9.1.3.4 进化树搜索 190
9.1.3.5 系统树树根的确定 191
9.1.3.6 其他构树方法 191
9.1.3.7 不同构树方法的评估和比较 192
9.1.3.8 系统发育树的检验 194
9.2 遗传多维尺度分析 195
9.3 主成分分析 196
9.4 群体遗传学分析 197
9.4.1 群体遗传多样性指度分析 197
9.4.2 核苷酸配对差异分析与中性检验 198
9.4.3 分子差异分析 198
9.4.4 基因混合度计算 199
第10章 古DNA研究常用软件 202
10.1 引物设计 202
10.1.1 引物设计原则 202
10.1.2 Primer Premier软件 203
10.2 从测序图谱到DNA序列——Chromas软件的应用 206
10.2.1 文件输入及导出 207
10.2.2 图谱的编辑及序列查找 207
10.3 序列检索 208
10.3.1 相似性检索 209
10.3.2 相关序列的下载 210
10.4 DNA序列的比对及排序——Clustal软件的应用 214
10.4.1 序列输入 214
10.4.2 编辑比对序列 214
10.4.3 多重序列比对 215
10.4.4 构建系统树 216
10.5 分子系统树的构建及检验与Phylip软件包的使用 216
10.5.1 Phylip软件包输入数据的格式 218
10.5.2 用Phylip软件包构建系统发育树 219
10.6 Mega软件包在分子系统学中的应用 222
10.6.1 Mega数据的输入 223
10.6.2 数据文件的导入 224
10.6.3 序列特殊信息的浏览和输出 224
10.6.4 序列的分组 226
10.6.5 序列的组成成分统计 226
10.6.6 遗传距离的计算 227
10.6.7 系统发育树的构建及检验 230
10.6.8 多重序列比对 232
10.7 Arlequin软件包在分子系统学中的应用 233
10.7.1 Arlequin软件包输入数据的格式 233
10.7.2 Arlequin软件包操作界面简介及数据输入 233
10.7.3 遗传多样度指数菜单 235
10.7.4 中性检验菜单 237
10.7.5 遗传结构分析菜单 237
10.8 Network软件与中介网络图的构建 238
10.8.1 Network软件输入数据及其格式 239
10.8.2 中介网络图的构建 240
10.8.3 绘制中介网络图 241
10.8.4 Network软件操作技巧 242
10.9 SPSS软件与遗传多维尺度分析及主成分分析 242
10.9.1 SPSS数据输入 243
10.9.2 SPSS与遗传多维尺度分析 244
10.9.3 SPSS与主成分分析 247