全球不孕不育率持续上升
如今已接近15%-20%
成为仅次于癌症、心脑血管疾病的
人类第三大健康问题
从细胞生物学与遗传学角度出发
复旦大学生物医学研究院
王磊、桑庆、武田宇团队
研究成果揭示了
人类卵母细胞纺锤体双极化机制
为生殖障碍疾病的研究与治疗
提供了重要的解释视角与理论支持
成果以“Mechanisms of minor pole-mediated spindle bipolarization in human oocytes”为题
发表在最新一期的《科学》杂志(Science)
破解人卵母细胞成熟障碍之谜
初步发现人卵纺锤体具有独特性
据估计,全球有6000-8000万对夫妇面临不孕之苦,有数百万人进行试管婴儿治疗,但临床中时常遇到卵子、授精及胚胎发育异常的情况,然而人们对这些异常背后的原因及机制所知甚少。
面对这一现状,复旦大学生物医学研究院教授王磊十多年前提出研究假设:遗传因素可能是导致人卵成熟与发育异常的重要原因之一。
通过深入攻关,2016年,王磊/桑庆团队发现 人类卵子成熟障碍的第一个致病基因——灵长类特异β-微管蛋白TUBB8,从而明确了此疾病为人类新遗传病 。该基因可解释约30%卵母细胞成熟障碍患者,如今已广泛应用于临床检测。继TUBB8之后,团队又陆续发现24个人类卵子成熟障碍的致病基因并明确了机制。由于一系列研究,团队受science邀请撰写综述。
研究论文“TUBB8基因突变致人类卵子减数分裂阻滞”(Mutations in TUBB8 and Human Oocyte Meiotic Arrest)在《新英格兰医学杂志》(The NEW ENGLAND JOURNAL of MEDICINE)发表
团队受Science邀请,撰写不孕不育遗传学综述
纺锤体的存在及其正常与否,直接决定了卵子是否能够正常成熟与受精。作为人卵纺锤体的主要组成部分,灵长类特异基因TUBB8的发现,标志着人类卵子成熟障碍机制研究迈出了第一步,同时也表明人卵纺锤体成分具有独特性。
那么,更为深层的核心问题在于:人卵如何从零开始组装成一个纺锤体?纺锤体是如何发展成为双极纺锤体的?为厘清生理机制,王磊/桑庆/武田宇团队持续深耕, 将研究聚焦至人卵纺锤体组装的早期阶段,即微管聚合机制研究 。
研究成果以“The mechanism of acentrosomal spindle assembly in human oocytes”为题,发表在《科学》杂志(Science)
2022年,团队发现人卵中存在 一种独特的微管组织中心,将其命名为huoMTOC,进一步揭示人卵纺锤体的独特之处,打破了此前学界普遍认为人卵中没有微管组织中心结构的观点 。
这一发现也破解了纺锤体组装的第一个环节,即微管聚合启动——人卵母细胞中的微管如何由原本散布的状态变为聚合状态。
首次描述人卵纺锤体组装过程
进一步揭示出独特机制
纺锤体微管聚合启动之后,最终双极状纺锤体如何形成?这是纺锤体组装过程的第二个重要环节,其中涉及纺锤体双极化过程中有哪些关键分子参与、双极化异常又将如何导致生殖障碍发生等关键问题。
王磊/桑庆/武田宇团队围绕第二环节持续突破,其最新研究成果 不仅首次描述了人卵双极纺锤体形成的完整过程,还明确了3个关键蛋白质在纺锤体双极化中的作用 。
研究显示,人卵纺锤体微管聚合启动后会经历一段较长时间的 “多极纺锤体”(Multipolar spindle)阶段,而后才形成双极状纺锤体,同时发现了调控纺锤体双极化的关键蛋白,并在临床多个卵子和胚胎发育异常患者中,鉴定到编码这些关键蛋白的基因存在突变,从而揭示了人卵纺锤体双极化的独特生理病理机制。
团队 通过免疫荧光和活细胞时间序列成像技术,首次对减数分裂开始后纺锤体的组装过程进行了高清晰度的实时观察 。结果显示,人卵母细胞核膜破裂之后,染色体动粒会相聚成簇。随后,新生微管负端在动粒附近聚合并初步形成纺锤体的极,将其命名为“小极(Minor pole)”。
在第一次减数分裂前中期,多个“小极”组装形成典型的“多极纺锤体”, 多极纺锤体状态持续长达7-9个小时 。在此期间,小极的数目逐渐增多并聚集,直到第一次减数分裂中期形成两个“大极(Major pole)”,最终完成纺锤体双极化过程-多极纺锤体转变为双极纺锤体。 “以上过程与有丝分裂及其他哺乳动物卵母细胞的纺锤体双极化过程截然不同,进一步展现出人卵纺锤体组装的独特机制。” 王磊强调。
人卵双极纺锤体形成机制
研究人员通过筛选发现了 3种蛋白(HAUS6,KIF11和KIF18A) 的缺失会导致人卵纺锤体双极化失败:HAUS6通过促进微管的扩增为纺锤体双极化提供物质基础;KIF11通过调控微管间的交联和相对滑动实现纺锤体的双向延伸;KIF18A通过抑制微管的过度生长维持纺锤体的稳定性。这3种蛋白相互配合,在人卵纺锤体双极化建立过程中发挥了重要作用。
在卵子和胚胎发育异常患者中进行的突变筛查显示,11位患者分别携带以上3种蛋白的致病突变,这些突变位点会引起不同程度的纺锤体双极化异常,从而导致卵母细胞成熟障碍、受精失败及早期胚胎发育停滞。
基础研究与临床诊疗密切结合
有望提供精准诊疗方案
这项成果不仅揭示了人卵纺锤体组装的独特机制,也为临床生殖障碍疾病的诊疗提供了理论依据。
“临床治疗离不开基础研究的支撑。”在王磊看来,只有了解清楚疾病发生的机制,才能针对这些机制和分子设计出有效的治疗策略,也正因此,研究的全过程与临床紧密结合。 目前,团队正积极探索可以逆转由基因突变引起的纺锤体双极化异常的治疗策略。
王磊/桑庆团队合影
“我们对人卵纺锤体组装的理解还处于初级阶段,许多细节仍有待探索。比如纺锤体组装完成后,纺锤体如何移动,如何排出第一极体等问题,都尚不明确。”王磊说。
长远来看,团队希望 全面揭示人类生殖过程中的独特生理与病理机制,特别是卵子受精和胚胎发育方面。 “人类在这些方面与小鼠以及其他哺乳动物存在显著差异,而这些差异现在看来,只是冰山一角。”王磊表示,迄今为止,团队通过一系列研究已揭示人类多项独特生理机制,随着研究不断深入,人类卵子发育独特性的全貌有望被进一步揭开。
从临床到基础再回到临床,通过解决基础科学问题最终使广大疾病患者受益,是团队共同的心愿。“这是一个长期目标,但每一步进展都为未来疾病的治疗带来希望。”
复旦大学生物医学研究院王磊、桑庆,上海交通大学附属国际和平妇幼保健院李文为通讯。复旦大学生物医学研究院武田宇、罗宇茜,上海交通大学附属国际和平妇幼保健院章美玲,上海市生物医药技术研究院陈标榜为本文的共同第一。此外,上海集爱遗传与不育诊疗中心孙晓溪、上海交通大学附属第九人民医院生殖中心匡延平、复旦大学附属妇产科医院金莉萍、河北医科大学第二医院郝桂敏、西北妇女儿童医院师娟子、广西壮族自治区生殖医院牛向丽也参与了该项研究。
文章链接
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado1022
组 稿
校融媒体中心
生物医学研究院
文 字
殷梦昊 丁超逸
图 片
受访者提供
责 编
殷梦昊
姚桐
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分子人类学详细资料大全
分子人类学是人类学的分支,利用人类基因组的分子分析以及DNA遗传信息来分析人类起源、民族演化、古代社会文化结构等多方面多层次的问题,是一门新兴交叉学科。
在过去分子人类学还没有兴起的年代,研究历史探寻民族起源只能靠有限的史料和考古发现来大概推测,这是非常具有局限性的。 尤其是史料,是非常有限的,也未必是真实的。 所以,分子人类学的兴起将大大打破这些局限,向人们揭示一个更真实更准确的历史,从而更加清晰地分析一个民族的起源。 分子人类学用DNA材料和计算生物学方法解答了很多人类学的问题。
基本介绍
基本介绍,与人类起源论,单倍体遗传点,线粒体DNA,Y染色体,DNA遗传,假设,不可靠性重组,汉族先民,人口移动,南方汉族,基本介绍
分子人类学(Molecular Anthropology)是人类学的分支,利用人类基因组的分子分析以及DNA遗传信息来分析人类起源、民族演化、古代社会文化结构等多方面多层次的问题,是一门新兴交叉学科。主要方法是比较DNA或蛋白质序列,早期方法亦包括血清学的比较研究。通过检查不同特定住民的DNA序列,科学家能判断特定住民之间或之内的亲属关系。人类学家们根据基因序列的特定相似处判断不同的人群是否属于同一基因组(haplogroup),以及是否发源自同一个地方。这就得以帮助人类学家跟踪迁徙和定居的模式,去发现现代人类如何形成和发展的。2002年,中国第一所研究分子人类学的学术机构复旦大学现代人类学研究中心正式成立。 根据复旦大学的基因研究对照历史迁移记录,汉民族的扩张主因是历史上的由北往南的人口移动,并非所谓的南方少数民族接受汉文化形成了南方汉族。南方汉族的父系近八成来自中原南迁的北方汉族,母系则近六成来自南迁的北方汉族。与人类起源论
分子人类学技术大量套用于人类学和考古学研究领域,在人类起源与演化、人群的迁徙与交流、人群间的亲缘关系,以及考古鉴定等方面发挥着越来越大的作用。1987年,英国《自然》(Nature)周刊上刊登了美国加州大学伯克利分校三位分子生物学家卡恩(R. L. Cann)、斯通金(M. Stoneking)和威尔逊(A. C. Wilson)的《线粒体DNA与人类进化》(Mitochondrial DNA and human evolution)一文,他们选择了其祖先来自非洲、欧洲、亚洲、中东,以及巴布亚纽几内亚和澳大利亚土著共147名妇女,从她们生产后婴儿的胎盘细胞中成功地提取出mtDNA,并对其序列进行了分析,根据分析结果绘制出一个系统树。由此推测,所测定的婴儿mtDNA可以将所有现代人最后追溯到大约29万~14万年,平均20万年前生活在非洲的一位妇女。她就是今天生活在地球上各个角落的人的共同“祖母”。其后,又根据mtDNA发生突变的速率计算出非洲人群分化出世界其他人群的大致时间,为大约18万~9万年,平均约13万年前。认为在大约13万年前,这个“祖母”的一群后裔离开了他们的家园非洲,向世界各地迁徙扩散,并逐渐取代了生活在当地的土著居民直立人的后裔早期智人,从此在世界各地定居下来,逐渐演化发展成现在的我们。这就是著名的现代人起源的“夏娃假说”。 2000年美国史丹福大学昂德希尔(P. A. Underhill)等利用变性高效液相层析技术,分析得到218个Y染色体非重组区位点构成的131个单倍型,对全球1062个具有代表性的男性个体进行研究,同样根据分析结果绘制出一个系统树。Y-DNA系统树所展示的结果与mtDNA系统树的结果非常相似。欧洲和亚洲等世界其他现代人群都起源于非洲,而美洲和澳洲现代人群又都起源于亚洲人群。这就是与“夏娃假说”相互应征的“亚当假说”。同样根据Y-DNA发生突变的速率计算出非洲人群分化出世界其他人群的大致时间在14万~4万年,平均约6万年前。 1997年7月,美国《科学》(Science)周刊发表了一篇文章,引起学术界一片喧嚣。德国慕尼黑大学的分子生物学家克林斯(M. Krings)等,对1856年发现于德国杜塞道夫城尼安德特峡谷的距今大约6万年左右的尼安德特人化石,进行了mtDNA的抽提和PCR扩增,并对提取出的DNA进行了测序。发现尼人的mtDNA序列中有12个片断与现代人类的完全不同,尼人的mtDNA处在现代人类的变异范围之外,推算得出的分化时间在30万年以上。而历史上尼人和现代人的并存历史在10万年以内,如果这两个人种之间有直接传承关系,其差异应该不超过10万年。由此推测,尼人不可能是现代人类的直系祖先,他们根本就没有将其血缘遗传给现代人类,只成为人类演化史上的一个旁支。这一研究结果支持“现代人起源于非洲的假说”。这一科学发现曾被评为1997年世界十大科技成就之一。其后,又有科学家成功地从出土于高加索和克罗地亚的尼安德特人化石中提取了mtDNA序列,同样得出尼人与现代人没有遗传联系的结论。 褚嘉佑等14位中国学者1998年在《美国科学院学报》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United Sates of America,PNAS)上发表了一篇文章也支持现代人起源于非洲的观点。他们利用30个常染色体微卫星位点(由2-6个碱基重复单位构成的DNA序列),分析了包括中国汉族和少数民族的南北人群在内的28个东亚人群的遗传结构,结果支持现代中国人也起源于非洲的假说。并且认为现代中国人群是由东南亚进入中国大陆,而非通过中亚移民过来的。但是由于样本量较少、群体代表性不强,且微卫星位点突变率较高,对追溯久远事件有一定局限性等原因,褚嘉佑等人的工作对证明东亚人群起源于非洲的观点还不十分令人信服。 1999年,宿兵等人对包括中国各省份的汉族和少数民族,以及东北亚、东南亚、非洲、美洲和大洋洲总共925个个体的不同人群,利用19个Y-SNP(Y染色体单核苷酸多态位点)构成的一组Y染色体单倍型,系统地研究了包括中国各人群在内的现代东亚人的起源和迁徙。结果显示包括中国各人群在内的所有现代东亚人群的Y-SNP单倍型均来自较晚发生的突变,而更早的类型仅存在于非洲。因此认为,现代东亚人全部来自于非洲的某个古代类型。而且,东亚人群的迁徙是从东南亚进入到中国的南方,再向北迁移逐渐扩散到中国各地区及东北亚,并有可能完全取代了生活在当地的原土著居民,而成为该地区的新居民。 对于经过漫长跋涉由非洲迁徙而来的这些现代人群,是完全取代了生活在东亚大陆上的原土著居民成为东亚地区的新居民,还是与当地的土著居民有着某些程度的融合,两者共同对现在的我们有遗传贡献呢?这个问题也令许多科学家有非常浓厚的兴趣。他们基于这样一个假设,即从非洲迁徙而来的现代人群并没有在群体上完全取代当地土著居民,当地土著居民也可能有少量的基因遗传下来,在以上实验的基础上扩大东亚地区的样本量,来看这些当地土著居民的可能贡献率或不完全取代的可能性有多少?这些遗留下来的基因又有可能保留在现代哪些人群中? 2001年,柯越海等人对来自中国各地区近12 000份男性随机样本进行了M89、M130和YAP三个Y染色体单倍型的分型研究。所选择的三个Y染色体非重组区的突变型M89、M130和YAP均来自另一个Y染色体单倍型M168。M168突变型是人类走出非洲并扩散到非洲以外其他地区的代表性突变位点,它是所有非洲以外人群Y染色体的最近的共同祖先,所以M168是现代人类单一起源于非洲的最直接证据,在除非洲以外的其他地区没有发现一例个体具有比M168更古老的突变型。该项研究结果显示万份样品无一例外具有M89、M130和YAP三种突变型之一,并没有发现个体携带有以上三种Y-SNP突变型之外的类型,也没有发现同时具有M89、M130和YAP突变中任意两个以上突变的个体,这一结果与非洲以外的世界其他地区的基因型分型结果是一致的。在所检测的所有中国份样品中全部都携带有来自非洲的M168突变型的“遗传痕迹”,因此认为,Y染色体的证据并不支持中国现代人独立起源的假说,而支持包括中国人在内的东亚现代人起源于非洲的假说。 其后,又有一些遗传学研究,特别是通过对Y染色体、线粒体DNA、常染色体及单核苷酸多态性等多种遗传标记和分型手段对东亚人群的广泛研究,结果都证明东亚现代人具有共同的非洲起源特征。通过对Y-DNA单倍型的变异速率推算出大致在距今约6万~1.8万年前,最早的一批走出非洲的现代人经由东南亚地区最先进入东亚的南方,随着东亚冰川期的结束,逐渐北上扩散至东亚大陆。而另外一支则沿着东南沿海从东南亚大陆向东逐渐进入太平洋群岛。单倍体遗传点
男性和女性携带有两套连续遗传机制。第一套是Y染色体在男性间的遗传,从父到子。第二套连续遗传机制是线粒体DNA,即mtDNA在女性之间进行遗传。只有非常特殊的情况下,mtDNA在男性间进行遗传。线粒体DNA
线粒体存在于细胞质里,是细胞的“能量工厂”,它们包含少量遗传物质---DNA。每个人的线粒体都来自母亲。与作为基因组的染色体DNA不同,线粒体DNA的优点在于它不会进行重组。DNA重组过于频繁就丧失追溯到父系源流的能力。而线粒体DNA却是在不断克隆自身,只会接受极少的父系mtDNA。线粒体DNA不但所处的位置与细胞核DNA不同,遗传方式也迥然有别--它测定线粒体DNA是追踪母系血亲的惟一办法。线粒体DNA的另一点优势在于,高度变化区域的进化快速,显示线粒体DNA的某些染色体领域趋于局外中立。因此线粒体DNA还被当作一种特殊的“钟”,用来估计家系大约是在多久之前彼此分离的。因此线粒体是从母系遗传的角度研究人类进化的重要工具,就像Y染色体是研究父系遗传的工具。同时,线粒体基因组是独立于核基因组的遗传物质,它普遍存在于真核细胞中,线粒体内包含有DNA和转录与转译系统,是具有一定自主性的细胞器。线粒体基因组具有的独特优点:线粒体DNA分子小、拷贝数高; 结构和组织简单而高度保守; 母系遗传,缺乏重组; DNA突变率高。线粒体DNA跟RFLP的原理是一样的,只不过目的DNA由基因组DNA变为线粒体DNA。 母系图除男性 细胞外,人身体所有细胞里面都有线粒体,但只有女性的线粒体基因能随其卵子遗传给后代。mtDNA是Mitochondrial DNA(线粒体DNA)的缩写,是承载线粒体遗传密码的物质。男人线粒体只伴随此男人生活一生,然后终结,不能遗传给后代。mtDNA表现为母系遗传。mtDNA结构类型是反映母系脉络的重要指标。通过检测现代人mtDNA,能弄清各民族、各地人的母系血缘关系。通过检测古尸线粒体,可弄清历史上各个民族间的母系血缘关系、历史故事、迁徙路线、历史名人的民族、身份。 母亲给儿女贡献了50%的遗传基因,对儿女遗传特性有着和父亲一样的影响力。古代一夫多妻,有时抢掠战败民族女性为妻为妾。胜族由于不适应败族地区气候地理条件,一般打完胜仗带着抢来的妾返回祖籍并共同生活生育儿女。异族妻妾生育的孩子虽有一半异族基因,但文化上被视作其父民族的人。儿子长大后继续到异族领地抢掠妻妾,生育的孙子辈已有75%异族血统,但仍被视作属于其爷爷民族的人。虽然孙子的Y染色体仍然和爷爷的一样类型,但其母系线粒体mtDNA,以及身体常染色体已和其爷爷的大不相同。如此不断循环,导致民族的文化、语言虽然还是祖先的,但若干代后民族人口的血统、基因已发生很大改变。 因此,一个民族、地区人群的母系线粒体mtDNA结构类型和构成比例,比父系Y染色体更能反映其遗传和血统特性。Y染色体
Y染色体存在于细胞核中,即细胞核DNA(nDNA)。与mtDNA不同的是,Y染色体在非重组区域存在交换。 基因的本质是DNA链上有功能的片断,它参与蛋白质等的合成,最终决定了生物的特征,它的多样性也决定了生物界的多样性。此外,DNA链上还有更多没有具体表达功能的片断,这些片断不受自然选择压力的影响,可以匀速自由地突变,更忠实地记载了人群进化的历史。 DNA大部分存在于生物体细胞的细胞核内,此外,在细胞核以外的其他地方也有少量的DNA分子存在,如线粒体记忆体在线粒体DNA(mtDNA),植物的叶绿体记忆体在叶绿体DNA。在男性 中线粒 于 的尾部。在受精的时候, 只有头部进入卵子的体内,尾部则自然脱落,因此,子女的mtDNA只来源于母亲,呈现随母系遗传的方式。而父系遗传的最典型代表则是存在于男性 细胞核中的Y染色体(Y-DNA),卵子没有Y染色体。也即mtDNA只在母亲和女儿之间传递,呈严格的母系遗传;Y-DNA只在父亲和儿子之间传递,呈严格的父系遗传。 在分子人类学研究中,mtDNA和Y-DNA的研究在探究人类历史以及不同人群之间的渊源关系有很大的优势:mtDNA和Y-DNA均呈单倍体,无重组,这一特点可以使它们能够完整地保存母系或父系祖先的遗传信息,容易构建谱系树;mtDNA和Y-DNA的遗传呈单系遗传,可直接追踪母系或父系遗传的历史;mtDNA和Y-DNA的有效群体大小为常染色体的1/4,一方面使mtDNA和Y-DNA能在较短时间内积累比较多的突变,另一方面容易形成人群特异的遗传标记,提高了mtDNA和Y-DNA在进化研究中的信息量和解析度。DNA遗传
线粒体只会遗传自母亲,以哺乳类而言,一般在受精之后,卵子细胞就会将 中的线粒体摧毁。 1999年发表的研究中显示,父系 线粒体(含有mtDNA)带有泛素(ubiquitin)标记,因而在胚胎中会被挑选出来,进而遭到摧毁。 不过某些细胞外的人工受精技术可直接将 注入卵子细胞内,可能会干扰摧毁 线粒体的过程。 由于母系遗传的特性,使得研究者能够借由线粒体DNA追溯到母系族谱(与之相对的为专门用来追溯父系族谱的Y染色体),但最近科学家发现的线粒体DNA重组特征对线粒体夏娃概念提出了挑战。 由于mtDNA并非高度保守,而是拥有较快的突变速率,因此可用来研究种系发生学,生物学家挑选少量不同物种的基因,分析其序列的保留与变异程度,可建立出演化树。假设
线粒体DNA用于研究母系遗传的前提在于,线粒体DNA不容易重组和改变。但分子人类学的理论还远未成熟,分子数据套用在人类学问题时实际上常常被证实很难解释,这是分子序列的比较方法引起的后果。比如研究人种A和人种B在进行分子进化率的时候,就必须选择人种C进行参照,如果A和C之间的分子差别与B与C之间的差别类似,那么就推论A和B的分子率类似。同时由于科学依赖于未来的发现不会与现有理论产生矛盾。实际上,目前的发现也有否定线粒体遗传的假设,那么当前学说很有可能在未来20年内被完全否定。所以对待分子人类学研究的结论必须审慎,不能盲从。不可靠性重组
科学家认为,线粒体DNA分子是相对稳定的,不会互相交换DNA片断,造成它们发生变化的唯一因素是自发变异。这种变异以相对稳定的速率进行并积累,可以作为“分子钟”使用。两个人的线粒体DNA的差异程度,就决定了这两个人最近的母系共同祖先生活在多少年前。科学家曾经对世界不同地区和民族的女性进行线粒体DNA调查,确定现代人的线粒体来自于约15万年前的一位女性,这位母系祖先被称为“线粒体夏娃”。 但在几年前,人们发现了一个罕见的例外,一名男子的线粒体DNA中,有一部分来自于他的父亲。为了检验线粒体DNA不会重组的假设是否正确,哈佛医学院的科学家对这名男子和他的父母进行线粒体DNA序列比较。结果发现,有一些来自父亲的线粒体DNA片断混合在母系DNA中。进一步试验表明,负责复制线粒体DNA的酶停止复制母亲的DNA、跳到父亲的DNA上从对应的位置开始复制时,就发生了线粒体DNA的重组。这一成果显示,线粒体DNA可能并不那么稳定,而会因为自发变异之外的原因发生改变。寻找人类母系祖先的研究,比人们原先认为的更复杂。 但美国科学家的新研究也显示,有关线粒体的一个关键科学假设可能存在问题,使得追溯人类母系祖先所用的“分子钟”不准确。美国哈佛医学院科学家说,mtDNA分子也会发生DNA片断交换和重组,这与此前人们所认为的不同。该成果发表在新一期美国《科学》杂志上,可能对以前的一系列科研成果造成冲击,涉及人类的进化、原始人类的迁徙,乃至各种人类语言之间的关系。汉族先民
根据2007年研究,山西陶寺遗址的龙山文化居民中,上层贵族100%为O3类型,而根据2008年金力、李辉的数据,陕西仰韶文化的居民的Y染色体SNP类型也是O3,所以,我们可以清晰的看出,古代汉族先民,尤其是贵族,都是O3占有绝对主体的,仰韶文化和龙山文化居民的Y染色体成分是基本相同的,种族上是同一成分。 O3是汉族的绝对主体,占据非常重要的位置,根据2004年文波的数据,山东汉族为59.5%(110/185)、河南52%(26/50)、陕西汉族56.7%(51/90)、云南汉族63.4%(59/93)、广东汉族53.9%(34/64)、四川汉族57.1%(36/63)、浙江汉族是50.9%(54/106),张咏莉2002年福建汉族的为58.8%(47/80),2006年Hammer的数据北方汉族65.9%(29/44)、台湾汉族49/84(58.3%)(注意这个数据和张咏莉2002年福建汉族的58.8数据几乎一样,类似的还有Nonaka的台湾汉族,183个里106个O3,比例58.2%,福建闽南汉族和台湾汉族数据高度一致),XUE的2006年数据,哈尔滨汉族O3频率是68.6%(23/35),Lu chuncheng的数据中南京汉族为53.6%(429/800)、马明义的数据中四川汉族61.8%(211/341)2007年Zhou ruixia的数据,甘肃71.3%(62/87),所有数据中,除了河北人83.3%(10/12)由于样本太少外,根据2003年李辉的数据显示,福建长汀客家人中O3的比例高达74.3%(110/148)。还有一个类似的数据,是2002年李辉在《广西六甲人来源》一文中的数据,为77.8%,(21人/27人)。 总体上看,所有汉族中,O3都是主体的,不同的取样可能造成数据有波动,但总体出现频率大部分一般在50-70%之间,虽然幅员辽阔人口众多,但汉族内部却表现出了惊人的一致,显示了汉族的共同起源。 今天12亿汉族的绝大多数,都是5000年前中原原始居民的直系后代。主体是仰韶文化和龙山文化的O3(两种文化居民的父系成分相同),O3也就是来自中原仰韶文化和龙山文化的居民构成了各地汉族父系远祖的压倒性绝对多数,其次是河北的磁山文化的O1,红山文化的O3、O2和O1,和良渚文化的O1,其次还有湖北大溪文化和江西吴城文化的O2a,今天广阔的中国土地,仍然为5000年前中国远古汉族先民的子孙所占据。人口移动
Geic Evidence Supports Demic Diffusion of Han Culture,(“遗传学证实汉文化的扩散源于人口扩张”)(Bo WEN, Hui LI, et al, Nature, No.431,September 2004, pp.302 - 305) (英国的《自然》杂志,与美国的《科学》和《细胞》杂志被公认为世界自然科学界三个最顶级的学术刊物。) 论文用基因学证据,论证了南北方汉族父系血统的相同起源,汉文化的扩散源于人口扩张,而不是所谓的融合。南北汉族的相貌体格的差异主要是母系差异和地理环境造成的。南方汉族
据史料记载和考古发现,汉族起源于黄河流域,是从黄河流域不断往南迁徙的。根据复旦大学的基因研究对照历史迁移记录,汉民族的扩张主因是历史上的由北往南的人口移动,并非所谓的南方少数民族接受汉文化形成了南方汉族。南方汉族的父系近八成来自中原南迁的北方汉族,母系则近六成来自南迁的北方汉族。也就是说现代南方汉族主要成分是从中原南迁的北方汉族,而不是所谓的南方少数民族接受汉文化而形成了南方汉族。人类是怎么进化成的?
探索人类智慧的进化 人类的文明与文化进化,是播种智慧的土地,是养育智慧的江河,是构筑智慧的基石,是创造智慧的源泉。 第一节 生物遗传与生物进化 没有生物的遗传,就没有生物的进化,也就不可能有人类智慧的遗传与进化。 DNA的指令进化,是对环境所产生的“超突变”效应,产生极大数量的模型,来试图完成与外来病毒的楔合作用。 而这些过程仅仅发生在“信息层”的作用,从未到达抗体的“制造层”。 一、基本概念 分子生物学:是从分子水平研究生物分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。 分子:是指物质的单元,能够保持与原物质化学一致性的元素的最小粒子或原子的化学结合的最小粒子。 分子分为生物分子与非生物分子,生物分子是由非生物分子构成的,它已经具有生命。 遗传是人类机体结构、功能进化的基础,也是人类智慧进化的基础。 遗传学:是研究生物体遗传和变异规律的科学研究,范围包括遗传物质本质、遗传物质的传递和遗传信息的实现3个方面。 ⑴遗传物质本质包括:它的化学本质、它所包含的遗传信息、它的结构、组织和变化等。 ⑵遗传物质传递包括:遗传物质的复制、染色体的行为、遗传规律和基因在群体中的数量变迁等。 ⑶遗传信息实现包括:基因的原初功能、基因的相互作用、基因作用的调控以及个体发育中的基因的作用机制等。 遗传物质:本质是染色体,人类的染色体有46条,大小约为1~2微米,DNA是染色体的主要成份。 遗传物质的传递是通过DNA、RNA的复制来实现的,遗传信息是DNA的信息与程序。 二、分子生物与人类进化 在生物的基因中,记录了整个生物进化的过程,如果我们能够解读基因,我们就可以搞清楚生物进化的所有历史。 而基因中蕴含的文化,就是基因文化;基因中蕴含的生物改造自身、创造自身的智慧,就是基因智慧。 在人类进化之中,智慧对于进化发挥着主导作用:从人类的基因中,我们可以解读到基因文化和基因智慧;从生物分子中,我们能够看到分子智能;从生物细胞中,我们能够看到细胞智能;从生物组织中,我们能够看到组织智能;从生物器官中,我们能够看到器官智能。 如果说,人类进化的早期,是一个智慧形成的进化过程,那么,当这个智慧形成之后,人类的进化就进入到在智慧引导与控制下的智慧进化时期。 它包括:⑴人体自身进化——功能、结构、进化机制的进化;⑵人类文化进化——文化、科技、物质文明、知识、观念、智慧的进化。 在智慧进化过程中,智慧程序产生了一系列的转化,包括:程序的自形成、程序的自重组、程序的自组织、程序的自进化、程序的自控制。 正是由于它们的形成,而导致了智慧程序的自形成、自重组、自组织、自进化、自控制进化。 生物学意义的“进化”:是指生命是由非生命的物质产生的,然后,完全按照自然方法发展这样一个过程。 生命是一种分子现象,生物分子是构成生命体的、具有生命的最小单位。 奇妙的生物分子极为复杂,它是一种有机分子,并且具有生物分子智能。 现在我们还不知道,为什么生物分子就具有了生命现象,它与非生物分子到底有什么区别?生物分子进化与非生物分子进化又有什么不同?生物分子智能又是怎么一回事呢? 人类胚胎发育过程中,存在着细胞“突变”。 我们知道,人是由一个受精卵发育而形成的,受精卵只是一个细胞,而胎儿却有许多种细胞。 那么,应该说,胎儿是由一个受精卵“突变”而来的了?原来根本不是那么一回事。 受精卵携带着人类的遗传基因——DNA,它是由一系列的程序构成的,携带着构成人体所有不同类型细胞的全部信息。 这个程序,将按照它原有的时间顺序、构成方式,逐步完成胎儿的发育。 受精卵为胎儿的形成,提供遗传信息、提供复制各种细胞的场所。 所以说,人类胚胎发育过程,绝不是细胞“突变”,而是一个遗传信息程序执行过程。 生物体内有许多高智能的器官,比如:⑴分子器官——构成了细胞内物资运输的高速公路、运输线、构成了各种生命过程的生命开关;⑵太阳能器官—— 具有光合作用的器官;⑶电子器官——神经系统的器官。 这些高智能的器官,执行着各自不同的功能,它们要比现有的最为复杂、功能最为精密的人工智能仪器,还要高级的多。 三、生物遗传与智慧遗传 生物遗传:是指通过细胞染色体由祖先向后代传递的品质。 生物遗传不但给了我们一个完整的身体,同时也给了我们一个完整的智能结构,这就是大脑。 生物遗传是由遗传基因DNA所携带的遗传信息来完成的,DNA中即包括了构成人体结构、生理功能的信息,也包括了构成智慧的信息。 智慧遗传:我们知道,人体的生理功能是不受人的意识控制的,属于潜意识的那部分,而人的遗传智慧也深藏在潜意识里,它必须由后天的学习和社会实践来开发,才能进入我们的显意识层次,并被我们所感知。 意识:是指人的头脑对于客观物质世界的反映,是感觉、思维等各种心理过程的总和。 人类的遗传使我们具有了这种潜在智能,其中最重要的一种智能是:“能够识别和学习人类自己所创造的信息体系的智能,人类的信息体系包括语言、文字、符号、图形等。 ”这就是说,我们的大脑不是空的,它包含了形成潜在智能的全部信息。 进化:这里特别要强调的是,婴儿的“能够识别和学习人类自己所创造的语言智能中心”,是在大脑的显意识区,处于一种开放状态,随时准备接受外来的信息,它的发育与定型过程,是人类由自然人,进化为社会人的关键时期。 假如,这个时期婴儿只接受了动物的信息,比如:我们所知道的“狼孩”,他就会“进化”成为,具有“狼习性的动物”。 婴儿对周围环境和同伴的认可过程也很重要,他会受其影响而进化,如果是人文的环境,那么他就会进化为人,反之就会“进化”为动物。 因为,婴儿还没有形成自主意识,还不具备选择和识别环境的能力,所以,婴儿的早期进化,完全是一个适应环境过程,而不是选择和识别环境过程。 智力中心:我们接受了祖先遗传给我们的所有的“智力中心”,婴儿的早期教育,不但唤醒了这些沉睡的智力中心,促进其结构的发育、成熟;同时也注入了大量的“人类信息”,使其形成了最初的“原始意识”。 很明显,“人类信息”是促进婴儿形成正常“认知心理智力”的一个重要因素。 这样看来,显意识是后天进化所获得的,其主要特点是能“主动的注意、关注”,它与婴儿先天的条件反应不同,前者是一个“主动的、有意识行为”;后者是一个“被动的、无意识行为”。 信息遗传:如果说,DNA是整个人体的遗传信息总合,为什么我们只想到它可以遗传我们的形体结构,而不遗传我们进化的智慧?即对信息处理的能力。 有人会说,如果智慧是先天遗传的,为什么婴儿出生后不会说话、认字?我想有这么几种可能性: ⑴遗传信息库,首先要与后天的感觉信息库建立对应关系,才能被启动。 ⑵知识信息要在后天获取,是一种抽象信息。 ⑶抽象信息是由人类所创造的抽象符号、图像所构成,而人类最初最容易接受的是形象信息。 ⑷实际上,婴儿的学习确实是从形象认知开始的,这与成人研究自然科学的过程相吻合, ⑸我们的知识是在我们感知了自然界的信息后,通过不断的总结、归纳,并将这种自然界的信息,转化为人类的信息,才建立了今天的知识体系。 生物遗传没有把祖先已经创造的知识遗传给我们,而是把智力给了我们,为什么会这样呢?要知道,这种以遗传方式所获得的“智力”(智慧核心),在短时间内是不可能形成和改变的,它将伴随我们一生。 知识遗传:假如我们只获得了知识遗传,而没有获得能够创造知识的智力遗传,在我们极短的生命里,将很难或无法改变这种知识遗传智慧,这对个体再进化,具有极大的束缚作用,知识遗传将变成人类大脑中的固有智慧,也不利于个体的多样化发展,不符合“生物的多样性原理”。 智力遗传:为什么个体必须获得“智慧核心”的遗传呢?因为这个“智慧核心”是在人类漫长的进化过程中形成的,对于个体来说,在他有限的生命里,是不可能完成这种进化的。 这个“智慧核心”就是:人生来就能够学会说话,并能够识别和学习人类自己所创造的信息体系。 人类的大脑就具有这样的功能,而且可以通过学习获得前人的智慧结晶,并在此基础上创造出新的知识与智慧,而无须以遗传方式,直接获得的“智慧”(知识)。 我们所须的是智慧的结构与基本功能,是学习与创造的智慧。 智慧教育之四:探索人类智慧的进化 第二节 进化论与智慧教育 进化论不但是生物进化与智慧的经典理论,而且是整体科学理论、科学思想、科学方法进化的经典理论,正因为如此,我们才创造了人工智能理论中的系统自进化理论。 一、“宏观”进化论与智慧 达尔文:在1859年出版的《物种起源》一书中,系统地阐述了他的生物进化理论,这就是著名的进化论(Darwinism)。 认为生物都有繁殖过剩的倾向,而生存空间和食物是有限的,所以生物必须“为生存而斗争”。 在同一种群(群体)中的个体存在着变异,那些具有能适应环境有利变异的个体将存活下来,并繁殖后代,不具有有利变异的个体就被陶汰。 如果自然条件和变化是有方向的,则在历史过程中,经过长期的“自然选择”,“微小的变异就得到积累而成为显著的变异”。 由此可能导致亚种和新种的形成。 “宏观” 进化论:其代表人物达尔文坚信,生物的进化是自然选择的结果,他强调生物对自然环境的适应性,认为自然选择与适应是生物进化的原始动力。 生物种群的多样性与生物所处的自然环境密切相关,生物进化的本质是DNA随机突变形成的,生物进化是一种自然属性。 在我看来,达尔文的生物进化论,对于解释生物机体的进化是比较合理的,但对于人类的智力进化来说,则无法摆脱其“生物属性的哲学思想体系”。 如果说,在人类进化的早期,人类还没有脱离一切生物进化的属性的话,这一时期的人类进化,还处在“适应自然环境的被动进化”之中。 那么说,人类进化的后期智力进化,则是一个“主动适应自然环境、主动认识世界、主动改造世界的主动进化”。 这主要表现在人类智力进化的“原始创造意识”,包括人类创造的工具、语言、文字、符号、图形等。 为什么说人类智力进化是一个主动过程呢?因为人类的进化,如果只是一味的适应自然,这样的进化结果,是无论如何也不可能产生超越动物的“主动意识”,也就不可能创造出工具、语言文字。 然而,人类正是在利用自然工具等基础之上,获得了创造的“启发”,进而萌发了“原始创造意识”,从此走上了智力进化的主动创造历程。 我们再来看一看人类现代的智慧进化,哪一项科技进步不是创造的结果?反过来,人类的科技创造,又促进了人类自身智慧的进化。 这种从现代人类智慧进化,来推测原始人类智慧进化的,“逆向性智慧进化思想系统”,是非常科学的,它符合人类智力进化的客观规律。 二、“微观”进化论与智慧 “微观”进化论:是从分子生物化学的“微观”层次,来研究、解释人类进化的理论体系。 怀疑:“微观”进化论对达尔文的进化理论提出了怀疑:认为人类的进化,不是经过长期的“自然选择”,“微小的变异就得到积累而成为显著的变异”,而是整体功能结构的“突变”。 核心理论:任何一种系统都具有不可降低的复杂性,所谓的“不可降低的复杂性”:是指某个系统是由匹配得当、相互关联的几个部分组成,这些部分是这个系统发挥功能的基础,因而,缺少任何部分都将使这个系统无法有效地发挥功能。 所以,在生物进化中,生物系统只能是作为一个整体一次形成。 过渡:在生物进化中,就功能层次上,不存在过渡的前身。 我们可以从非生物界的实例中,来理解这个问题:例如从自行车发展到汽车,自行车只能是“概念上的” 过渡的前身,而不可能是“实际意义上”的过渡的前身,因为,就功能层次上自行车是无论如何也不可能由它的链条,进化为汽车的发动机的。 指令进化:正因为如此,DNA“指令进化”是对环境所产生的“超突变”效应,产生极大数量的模型,来试图完成与外来病毒的楔合作用。 而这些过程仅仅发生在信息层的作用,从未到抗体的制造层。 正如我们在解决问题前,是通过思维来提出解决问题的方案,从发散性思维活动中,寻找解决问题的许多可能,最后再从中选择出正确的方案,这正是进化的奇妙之处。 生物之所以具有智慧,是因为他对任何一种必要的功能活动,只是利用各种“指令”,来寻找最终需要执行的功能活动,而不是通过各种功能的具体执行,获得最后的正确方案。 如果是那样的话,生物需要付出多少失败才能找到正确的方案呢?而人类智慧进化,也使人类具有了用思维来寻找正确方案的智慧,使人类不必要付出“行动”上的失败。 这就是进化的意义所在,这就是我们为什么要揭开智慧之迷的根本原因。 程序进化:在生物进化过程中,DNA中基因的重组,应该是一个程序的再构建或重组。 细胞里的每一个生命过程,都是按照DNA程序指令来完成的。 程序的改变是DNA的自组织智能、自进化智能、自控制智能、自完善智能协同完成的,其目的是对环境适应的自然选择,主动选择。 大系统控制正是基于这种理论来设计与实现的。 同样,生命的起源也属于程序的进化:由数据 信息 程序 生命。 程序是由一些有规律的数据、信息构成的,这就是所谓的“秩序”。 生命形成的最初秩序,就是自然规律——“自然程序”,各种事物都有自身的内在规律,信息存在于自然界,自然界本身就是“规律”。 程序进化可以使细胞内的生命过程,由一种模式转化为另一种模式。 生命过程只不过是由程序所控制的一个过程,构成生物进化的原因是程序进化,而我们所看到的一切生命现象,只是这个程序控制下的结果。 所以,从结果论证进化的方法是徒劳的,我们应该从原因——程序进化,去探索生物的进化,探索智慧的进化。 智慧教育之四:探索人类智慧的进化 探索宇宙的起源与进化,要比探索有关生命的起源与进化更加困难,这是由于生物与非生物只不过是存在方式不同,生命的起源只是物质构成方式的转化。 而宇宙起源的原始状态应该是一个什么样的?进化的历程又是什么样的?则是一个非常难解的迷。 DNA与RNA:科学研究已经证明:自然界中存在的“氢与碳”、“氮与氧”,能够生成烷、氨、水,并在雷电、火山、太阳光的作用之下,形成氨基酸,DNA、RNA同样也能够形成。 蛋白质只不过是氨基酸的有序组合方式,DNA、RNA既是生命物质,也是信息编码的物质单体和信息储存的介质。 有学者提出,现代科学在合成DNA、RNA时,加入了人类的智慧,而认为在DNA、RNA形成的原始状态,其智慧应该是零。 我认为:在DNA、 RNA形成的原始状态,其智慧就是“自然秩序”,我们不应该否认“自然秩序”的存在,要知道人类就是自然创造的,人类的智慧也是自然创造的。 那么,为什么说人类的智慧就一定高于自然智慧呢?现代科技不就是揭示自然规律吗? 另一些学者常常用人造物质的产生与进化,来说明自然物质的产生与进化的不可能性,这是绝对错误的。 因为人造物质与自然物质完全是两个不同的概念,人造物质是人类信息操作的结果,自然物质是自然信息操作的结果;人造物质已经赋予了人类的智慧,而自然物质却保持着自然秩序——“自然智慧”。 生物细胞进行复制时,提取NDA信息分为两个过程: ⑴转录——细胞首先将NDA的信息转录到RNA,制作成各种不同的RNA,RNA携带着NDA的信息。 ⑵转译——RNA是NDA的复制品,并将其信息转化成为特定的蛋白质,而蛋白质就是这组信息的实体。 密码:生物进行进化时,首先在自身NDA中,标记好需要进化的密码,在向下一代遗传时,改变密码。 于是下一代所接受的密码,是已经发生改变了的密码,即已经进化后的密码。 而下一代生物就可以利用直接获得的、已经进化的、新型密码,建立起新的细胞结构,而不需要改造自己的细胞结构。 具体过程是:精子+ 卵子 受精卵 新型 密码进化。 在卵子受精时,进化后的信息遗传给下一代。 计算机病毒的复制、演化,对生物进化应该有许多启示,即程序进化问题。 我们应该在这方面进行深入的研究。 选择与适应:分子生物化学认为:某个系统要经受“自然选择”的考验,就必须具备“最基本的功能”。 根据系统本身的结构——认为达尔文主义者对生命机制的一个解释,会让人永远难以捉摸。 而我认为:“最基本的功能”结构的进化,不是对原有细胞结构的改造,而是通过DNA的进化,构成新的“最基本的功能”结构。 “自然选择”与“适应环境”;“物竞天择”“适者生存”,是所有生物进化的根本原理。 “自然选择”是一种双向的过程,生物选择适合自己生存的环境,以求“适者生存”;环境以自身的调节作用,选择构成环境各种因素,以求达到平衡。 因为无论是生态环境,还是宇宙的大环境,它们原本就是一个动态平衡体系,它们之所以能够以这种方式存在,就是它们具有维持这种动态平衡的内在运行机制,这就是它们的自然规律。 我们不应该将生物与非生物,放在一种完全对立的角度,进行认识与考查。 而应该从宇宙大环境及其演化规律,对生物与非生物演化、进化,进行的分析与考查。 任何规律都应该是广义是的程序、秩序。 某种程序所具有的控制、调节机制,就应该视为一种智能。 不同层次的程序,只不过智能程度有所不同。 模式转换:“复杂系统”必须具备自组织智能、自控制智能、自进化智能。 “复杂系统”通过系统的“紊乱”,从一种模式,转换到另一种模式。 正如受精卵开始时,只是一个细胞,呈现某种稳定的条理化状态,但受精卵的DNA中蕴藏着,能够打破这种稳定“条理”的程序,由此而引导细胞内部的 “紊乱”,并产生了肝细胞、皮肤细胞、脑细胞等。 这个过程很像计算机程序行为,“复杂系统”正是以一个数学概念描述计算机程序的行为。 我们知道,计算机的一个小的程序改变,将会引起输出端的极大的变化,生物正是以这种方法完成进化的。 自然秩序在DNA中,形成了生物秩序,环境的变化使生物秩序需要随之产生相应的改变,于是引导出有目的的改变。 DNA的自控制智能,对环境的变化产生感应,并由此产生指令的改变。 生物中生化的改变、生物电的改变,即正电与负电的变化,与电子计算机中信息的变化,存在着相似的关系。 比如:“正”、 “负”;“0”、“1”。 这些大概就是生物程序的构成机制。 下面我们从人工智能、信息理论,来讨论生物中存在的一些智能。 分子智能:每个分子都是由相应的原子组成,并具有一定的运动方式,即组成某种分子的相应原子之间的作用,构成了这种分子特有的运动方式。 这种特有的运动方式是由一系列的数据组成的,再由数据构成信息,最后构成特有的“程序”。 而这个“程序”就是分子智能,分子就是在它的控制之下保持其特有的运动方式的。 细胞智能:每个细胞内都存在着DNA,其内部存在着控制细胞生命过程的“程序”,所以DNA的“程序”就是细胞智能。 细胞进化正是通过这种“智能程序”的有目的的选择完成的,就像我们人类改造环境一样,细胞在不断地改造、完善“自身”,因此DNA是一个绝对地智能高手。 器官智能:器官是由一系列的相关细胞构成的,其功能是由这些细胞协同完成的,器官的协同机制也就是它的控制机制,即器官智能。 从自行车到飞机,是从人工动力到机械动力的进化、动力方向的进化、基本构件的进化、构件组合模式的进化,这些都是智慧“观念”的进化、智慧“指令”的进化。 细胞进化也是这样一种方式。 人类智慧的进化与生物进化一样,也是程序的进化。 比如人类感觉、认知、思维过程,都是一些程序的操作过程,包括程序的自形成、程序的自重组、程序的自组织、程序的自进化、程序的自控制等。 智慧教育之四:探索人类智慧的进化 如果能够确定人类智慧进化就是程序进化,我们就可以按照程序进化机制,来研究人类智慧进化了。 这还需要进一步的科学考证。 三、遗传智慧的进化 “智慧核心”的进化,是通过种群进化得以实现的。 在人类进化的漫长岁月里,人类的DNA基因中,保留下了自然界本身运行规则的“印迹”——“秩序”,比如时间:一年四季,日出日落;还有空间:大小,高低、远近。 这种“印迹”经过几亿万年的进化,慢慢的以遗传基因的方式,储存到人体内部的 “DNA”之中,它是智慧进化最原始的开端。 人类进化的另一个部分是社会进化。 社会进化就是文化进化,包括人类所创造的信息:语言、文字、符号、图形等,也包括宗教、民俗、文明、科技等。 社会进化属于非生物进化,它发生在人体之外,是通过文化进化的形式来实现的。 为什么生物进化不能把包括智力、知识等全部智慧遗传给个体呢?而要采用社会遗传的方式,进行知识遗传,我想有以下11种原因: ⑴人类的遗传基因承担着人体遗传所需的全部基因,这已是一个巨大的、具有天文数字的信息体系,在胎儿短短的十个月的孕育期,首先要确保完整而准确地、承袭父体和母体所提供的基因,形成胎儿自身的遗传基因。 ⑵而后这个遗传基因进行有序的分化,形成不同组织器官的原始细胞,再由这些原始的组织细胞,发育成人体的不同组织和器官。 ⑶你是否知道,人体拥有几亿万个细胞,每一个细胞又具有什么样复杂而又精细的解剖结构,不同的组织、细胞又具有各自所特有的生理功能。 要完成这样一个庞大的体系的遗传,是一个何等庞大、复杂的生物工程呀! ⑷大家都知道,人体是一个开放体系,要保持一个相当稳定的动态平衡状态,就需要人体具备一个相当复杂、完善的调节体系。 ⑸而生命体如果要生存下去,就必须进行新陈代谢,而新陈代谢又是一个非常复杂的生命过程。 ⑹同时,生命体还必须能很好地适应外部环境,并与疾病做斗争,这一系列的人体功能,同样需要遗传基因来遗传。 ⑺自从语言和文字出现之后,人类的智慧得到了飞速的发展,而人类遗传基因的进化是一个漫长的过程。 ⑻这就是说,生物遗传已不能适应社会进化飞速发展的需求。 这是因为人体的遗传基因不可能在短时间内,将人类所获得的知识与智慧全部固化到遗传基因当中去。 ⑼而恰好人类所创造的语言、文字、符号非常适合充当这一角色,这就自然产生的社会进化。 ⑽对于人类生物进化而言,社会进化是一种相当“经济”的手段,它不但可以在短时间内完成自身的进化,而且减少了生物遗传的负荷,这样就能确保生物遗传的准确性、简易性、纯净性。 ⑾试想、如果将所有的知识和智慧的遗传任务,都交给生物遗传基因来完成,过量的信息,已超过了人体遗传基因所能承担的遗传能力,这将势必造成遗传过程的混乱,使人类的正常遗传无法完成。 我认为:在人类的遗传基因里,一定有“智慧遗传信息”。 如果说,没有智慧遗传信息,婴儿又如何能够学习语言、学习科学知识呢?反过来说,智慧是后天获得的,那么,为什么只有人才能获得呢?而其它动物、植物又为什么不能获得后天的智慧呢?我认为,婴儿所获得的最根本的智慧是“能够识别和学习人类所创造的信息的能力”,而其余的智慧都能在后天获得。 四、获得智慧的进化 获得智慧进化:是个体进化,是先天智慧与后天学习、实践的结晶。 社会进化,即包括了个体大脑结构的进化与大脑遗传智慧的进化,同时,也包括了外在的物质文明、科学知识、技术的进化。 社会进化,使得个体不但获得了先天的智慧结构与智慧信息的进化,而且,为个体后天能进一步获得外在的物质文明、科学知识、技术奠定了丰厚的基础。 反过来,获得了进化的个体,又推进了社会进化。 那些进化中的佼佼者,将引导、促进整个社会的进化。 迁移:在人类近代进化史中,外在的物质文明、科学知识、技术的进化是最为迅猛的。 社会进化是人类自己创造的,这即是生存的需求,发展的需求,同时也是人类欲望的需求。 为什么社会进化会如此迅猛呢?原来,这是由于“遗传的迁移,进化的迁移”。 创造:自从我们的祖先走出森林后,随着他们运动范围的不断扩大,劳力生产的复杂化,人类的大脑体积迅速增大,原始经验的积累也在不断的增长。 这时,人类已“朦胧”的意识到,生物进化已无法满足自身发展的需求。 于是,人类便渐渐的开始创造自己的语言,接着又创造了文字。 这样,人类所获得的知识得到了保存,并因此获得飞速发展。 再后来,人类又创造了数学与逻辑体系,使人类的智慧发展到了一个崭新的阶段。 大脑结构进化:在人类早期进化中,大脑结构的进化是非常有限的。 这主要是由于大脑结构的进化,取决于遗传基因的进化,而后者的进化是一个非常缓慢的过程。 我们知道,智慧进化取决于两个方面:一是大脑结构和大脑遗传智慧的进化,二是外在的物质文明、科学知识、技术的社会进化。 主观能动性:人类之所以能成为万物之灵,最根本的是他所独具有的主观能动性。 人类在意识到自身智慧的进化受到生物进化的束缚后,便主动开始了“创造社会进化体系”,使人类文化遗传“由内部迁移到了外部”,使人类文化进化“由内部迁移到了外部”,完成了“智慧进化的一次彻底革命”。 参考资料:回答者:大海森林 - 举人 五级 3-30 19:08评价已经被关闭 目前有 2 个人评价
人类卵子会对某些人的精子更加喜爱,甚至为其开后门,这是为什么?
每个人体中生存的细胞就多达200多亿个,每个人体中细胞的数量,相当于目前地球人口总数量的3倍,可见细胞家族之庞大。 这么众多的细胞家族成员,每一个都是一个独立的生命体。 单一的细胞既可以独立自由地生活在特定的溶液中,也可以通过特定的方式,有序组合成不同的生命体。
比如白细胞,白细胞每天都游走在身体中的各个角落,搜寻着可能进犯我们的病原体,它们一旦发现病毒,就会将其紧紧铐住,然后将病毒吞食。
甚至你可以将一个细胞看成一个小的独立王国,每个王国负责的任务并不相同。 比如细胞膜负责保卫细胞内部的安全,它有人脸识别系统,像微小分子,诸如水分子和氧分子等等,都已经进入它的数据库,可以自由通行,像大分子,则还有专门的通道,而DNA则相当于这个细胞王国的国王,负责发号施令。
许多细胞的运动方式是不一样的,比如动力细胞,就相当于是一个人在跑步。 因为它有“脚:。
而精子和卵子作为人类的生殖细胞,它们也有自己的运动方式,被誉为“光学显微镜与微生物学之父”列文虎克,他经由手工自制的显微镜,首先观察并描述单细胞生物,他当时将这些生物称为“animalcules”。
1677年,列文虎克将他新研制的显微镜对准自己的精液,首次观察到了人类的生殖细胞,这被他本人称为生涯中的重大发现,通过显微镜,他发现精子是由尾巴推动的,当精子头部旋转时,尾巴似乎左右摆动。 这个认知左右了340年人类对精子运动的理解。
近日,在《Science Advances》上。 英国谢菲尔德大学(University of Sheffield)科研团队发表了一篇论文《Sperm dont swim anything like we thought they did, new study finds》,表示精子的运动方式并不是我们想象的这样,这只是列文虎克的视觉错误。
得益于科技的发展与进步,谢菲尔德大科研团队利用能够进行三维成像的显微技术和每秒可拍摄帧的高速摄影机,在显微镜载玻片上记录了人类精子的游动过程。
3D显微镜和高速视频显示,精子根本不是那种简单、对称的运动。 相反,它们以一种滚动的旋转来补偿它们的尾巴实际上只向一侧跳动的事实。
精子的尾巴并没有像鞭子一样左右摆动。 相反,它们的运动方式其实是一种不对称的、螺旋式的三维前进,并非单纯的左右摆动。
精子只能朝一个方向前进。 为了扭转这种不对称的尾部运动,精子头部在尾巴运动的同时以一种抖动的方式做旋转运动。 头部旋转和尾部实际上是由两种不同的细胞机制控制的两种不同的运动。 但当它们结合在一起时,在360度旋转的过程中,单侧的尾部运动变得平衡,这就增加了向前推进的能力。
这种运动方式其实和太阳系的行星跟随太阳在银河系中穿行的样子差不多。 以银河系平面为参照,整个太阳系都沿螺旋式轨道绕着银河系中心旋转。 而且,太阳系中的行星轨道也呈螺旋式。
不仅如此,在我们日常生活中,螺旋式的事物也非常常见,包括植物形态、花朵形态,从植物到动物、从生物到非生物,大到宇宙、小到DNA。这是一个巧合还是隐藏着什么奥秘,目前我们还未得知
同样是在近日,《英国皇家学会会刊·B》上发表,标题为《卵子的化学信号促进了人类神秘的雌性选择》《Chemical signals from eggs facilitate cryptic female choice in humans》。
这篇文章显示在人类选择了配偶之后,卵子还会进行二次择偶,从精子当中选出自己心仪的对象,至于卵子的择偶标准,择偶要求是什么样,目前科学家还无法深入微观层面去了解。
我们要知道,除了人类之外,所有动物生存的核心命题都是繁衍,所以雌性都会挑选对雄性进行挑选,让更加能适应环境的基因得以留存,这是物种得以延续的主要原因。
尽管人类具有了自己意识,不再以繁衍为核心命题,但是卵子还是在兢兢业业执行着自然赋予的命令,寻找最优质的配偶,实现基因最优,这样将有利于人类种群更好地适应环境,从而实现物种的延续,可以说,卵子为了人类可以说操碎了心。
通过从16对接受生育治疗的夫妻中采集了卵泡液和精子样本,然后通过不同的组合放在一起,科学家发现,首先卵子会对精子进行一个初步的判断,只有被卵子选中的精子才会进入第二关,然后第二关就是赛跑,在赛跑过程中,精子要经过赛道障碍、化学攻击等残酷的试验,可以说精子为了得到卵子的垂青,那是跨越了千山万水,踏遍了“刀山火海”。 在这一步,绝大部分的卵子将会被淘汰。
当精子历经考验终于靠近卵子后,卵子会立即释放出卵泡液(卵泡液是在卵子发育和释放过程中包围着卵泡的富含营养的液体,精子必须游过卵泡液才能到达未受精卵),它诱导具备极强基因相容性的精子靠近它并结束这一择偶过程,而其他精子则会因为卵泡液前进受阻,惨遭失败。
貌似最后卵子的行为有些作弊的嫌疑,但是卵子之所以这样做,还有那句话,为了实现基因最优。
而且科学家发现,虽然人类自身选择了配偶,但是不代表配偶的精子也能够得到卵子的垂青,卵子并不总是与女性对伴侣的选择一致。 当比较两个男人的精子时,卵子从中意的男人那里吸引的精子要多出18%到40%。
因为只有一颗精子能够和卵子结合,这也就大大提高了卵子被自己喜欢的精子受孕的几率,这可以说是堂而皇之的“开后门”。 而卵子喜欢男性的标准究竟是什么?科学家目前还处于研究之中。
至于卵子为什么会这样挑三拣四,对于卵子和女性来说,受精之后会有很多额外的代价,比如怀孕的花费。 由于这些成本,卵子会慎重选择让它们受精的精子,从而诞生最优质的宝宝,这样存活率更高,适应环境的能力会更强,更利于种群延续,这样就可以相应减少女性怀孕的成本。
在这个过程中,精子完全是处于被动的地位,因为精子和卵子的目的并不一样,精子的目的是为了成功使得卵子受精,从而让自己的基因延续,而卵子则是希望可以实现基因最优,从而减少女性怀孕的成本。
《Sperm dont swim anything like we thought they did, new study finds》
《Chemical signals from eggs facilitate cryptic female choice in humans》。