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PCR在進(jìn)化與生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用
點擊次數(shù)：1527 發(fā)布時間：2014-11-17
雖然用核酸序列數(shù)據(jù)進(jìn)行分類研究的優(yōu)點早已被承認(rèn)，但序列比較數(shù)據(jù)的積累過 程都是繁瑣的。PCR/？通用引物技術(shù)所提供的快速測序法促使分子分類學(xué)的范圍擴展 到更多的類群。由序列中得出的均一數(shù)據(jù)為各種類群的生物提供了一個共同的系統(tǒng)發(fā) 育框圖。序列數(shù)據(jù)同樣也提供了過去的方法所不能提供的分辨率。線粒體DNA的擴增 和直接測序也已用地獲得序列來證明在關(guān)于人類的mtDNA家系圖中非洲人是其基礎(chǔ)。 在另一項研究中，對靈長類型組織相容性基因的系統(tǒng)發(fā)育分析表明HLA-DQα基因座的 許多等位基因的起源早于人類的發(fā)生。
因為只需要有靶序列幾個分子擴增就可以完成，許多以前很難進(jìn)行分子分析的樣 品都可以使用?？梢杂貌┪镳^保存的及植物標(biāo)本室中的標(biāo)本進(jìn)行工作促進(jìn)了分子數(shù)據(jù) 在各種分類研究中的應(yīng)用。這些技術(shù)在古代標(biāo)本上的應(yīng)用也是令人興奮的。在佛羅里 達(dá)泥炭沼中保存了7000年的腦DNA中發(fā)現(xiàn)其含有一個在現(xiàn)存土蓍美洲人中不存在的新 型mtDNA。
種群生物學(xué)
序列的快速擴增使在DNA序列水平上進(jìn)行大量的種群研究成為可能。單鏈擴增對 幾十或十百個個體進(jìn)行快速測序而不經(jīng)過以前所需的繁瑣的克隆步驟。一旦得到了一 組具代表性的序列數(shù)據(jù)，可用更方便而簡單的分析方法，如用等位基因寡聚核苷酸探 針（見16章）來獲得等位基因的序列數(shù)據(jù)。
對博物館標(biāo)本進(jìn)行測序的工作使對過時的基因序列的研究變得更容易了。Thomas 及助手通過保存標(biāo)本的皮膚mtDNA擴增研究了70年內(nèi)的一系列嚙齒動物類群。直至今 日用現(xiàn)代分子技術(shù)分析在如此長的一段時間基因序列的變異才成為可能。
生態(tài)及海洋生物學(xué)
對分析來說，傳統(tǒng)分子技術(shù)所需的組織樣品用量相對較多。尤其是許多無脊椎動 物，它們對于進(jìn)行分子檢測所用的一般操作方法來講太小。因此，對于小生物、共生 生物或那些在培養(yǎng)基中不易生長的生物個體的直接分析是困難。聚合酶鏈反應(yīng)有和來 擴大能進(jìn)行分子檢測的生物范圍?，F(xiàn)在可以直接研究象原生物和藻類等單細(xì)胞生物自 然種群的基因結(jié)構(gòu)。此方法在生物的分布及數(shù)量分析中會有廣泛的應(yīng)用，尤其是用于 海洋環(huán)境中的生物。zui后，聚合酶鏈反應(yīng)的敏感性使其可以檢出及鑒定少量的單細(xì)胞 生物、共生生物及寄生生物，既使樣品是來自后二者宿主的DNA混合物中也可檢出。
無損傷樣品檢驗
用于基因分析的樣品一般都需要采血樣或取組織。這就限制了基因分析在行為學(xué) 及生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用，在這些領(lǐng)域中必須把對象所受的干擾減到zui低。從諸如單根 頭發(fā)等法醫(yī)學(xué)樣品中擴增序列為行為科學(xué)家及保留生物學(xué)家提供了一個新機會。無損 傷樣品檢驗也使收集用于研究的危險生物的樣品變得容易。
分子研究和生物體研究的協(xié)同
通過分子分析所開辟的物種研究新領(lǐng)域，我們希望在分子生物學(xué)家及種群生物學(xué) 家之間建立大量的相互合作。例如為系統(tǒng)發(fā)育的重建所收集的比較序列可清楚地顯示 出蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及作用。通常不在實驗室里進(jìn)行的，對適應(yīng)*環(huán)境的生物體的分子 研究可能會揭示獨物的分子適應(yīng)性變化。相反，對遺傳變異體的分子結(jié)構(gòu)的了解也有 助于我們了解生物體是如何進(jìn)化的。