生物入侵对生物多样性的影响-东北师范大学.docx
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1、目录生物入侵对生物多样性的影响1谁发现了艾滋病病毒?5家蚕:吐出基因的秘密9近视与遗传14孟德尔的幸与不幸23代谢组学技术及其在临床;究中的应用31酒精依赖相关基因的遗传多态性45毒品成瘾与脑组织基因表达谱50人猿超科和旧大陆猴7种高等灵长类FKN全基因序列的测定及进化55蒙古马遗传多样性研究进展59XY染色体决定男女69阅读障碍的遗传学研究进展77人类的体能与遗传83肾上腺糖皮质激素与生物钟90新型定点重组酶系统在植物基因转化和基因叠加中的应用前景98新型分子标记SRAP与TRAP及其应用104蛋白质酪氨酸磷酸酶1B与2型糖尿病及肥胖的关系109意识载体:揭开大脑之迷的钥匙113人类长寿相关
2、基因研究进展118转基因生物技术育种:机遇还是挑战? 123神奇的模式植物一拟南芥130“率性而为”自然界中的孤雌生殖135组织工程发展概况139先天畸形的发生原因142抗体一让自身免疫疾病走开143衰老过程:随机损害还是基因注定? 144白化病147远缘杂交与小麦的进化148生物入侵对生物多样性的影响刘梅(枣庄学院生命科学系,山东枣庄277160) 摘要:生物多样性是人类赖以生存和发展的基础,生物多样性丧失成为人们关注的一个热点 问题。外来入侵物种对生物多样性产生的严重影响,主要表现为排挤本地动植物,导致局部 种群的消亡,造成局部高密度分布的稀有物种绝灭。关键词:生物入侵生物多样性外来物种影
3、响Effect of biological invasion on Biological DiversityLiu Mei(Department of Life Sciences , Zaozhuang University, Zaozhuang, Shandong, 277160)Abstract: The biological diversity was the foundation for humanity to survive and develop, and the forfeiture of the biological diversity had become a hotspot
4、 problem.Biological invasion constitutes a serious threat to species diver sity: squeezing out in-digenous plants and animals making indigenous pop ulation disappearing .causing the extinction of high locally dist ributed species.Key words: Biological invasion , Biological diversity, Alien species,
5、Influence生物入侵是一个影响深远的全球性问题,其对各国生态系统、环境和社会经济的影响日 益明显,已成为各国政府、国际社会和学术界共同关心的全球变化的问题。在全球范围内,生 物多样性正以惊人的速度消失,而外来物种入侵是造成生物多样性锐减的主要原因之一。1生物入侵生物入侵(biological invasion)是指因某种原因,非本地产的生物或本地原产但已绝灭的 生物从原产地进入到一个新的栖息地,并通过定居,建群和扩散而逐渐占领该栖息地,从而对 当地土著生物和生态系统造成负面影响的一种生态现象。这一过程称为生物入侵;而导致生 物入侵的物种称为外来入侵种外来物种主要通过三种途径实现生物入侵的
6、目的。一是 人们出于农林牧渔业生产、生态环境建设、生态保护、观赏等目的有意引进某些物种,尔后 却无法加以控制导致外来物种的泛滥成灾。二是随着贸易、运输、旅游等人为活动无意中传 入的,三是人为因素以外的自然传入,通过风力、水流、鸟类等途径传播杂草的种子2。 外来种入侵可分为几个阶段:引入(import)、邈(escape)、种群建立(establish)和危害(pest), 对许多外来种的统计研究发现,相邻两个阶段间的成功率约为10%(Williamson & Fitter , 1996) o但是,一些有目的引入的群体如引种作物等,其成功率要高得多。此外受干扰明显的 地区两阶段间的成功率也高于1
7、0 %(Williamson & Fitter, 1996) 3。1.1 物种的引入外来种跨越地理屏障来到新的区域,社会和经济因素起而要作用。在全球经济一体化的 大背景下,人员和货物快速、大量的流动,外来种借助人员、货物及交通工具实现全球范围 的旅行。1.2 物种的定居和建群阶段定居者是少数。个体面临着恶劣气候、天敌的捕食或者寄生而定居失败,即使少数个体成 功建立了小种群,新建的小种群的遗传多样性一般比原产地种群的遗传多样性低,由此产生 的近交衰退限制着种群增长,降低种群存活的概率。这个阶段是生物入侵过程中种群发展的 瓶颈时期。1.3 外来种的时滞阶段在入侵过程中通常会出现时滞阶段。即种群从建
8、立到扩散、爆发往往需要经历段时期。 这个时期的长短与初始种群的大小、物种的生活史特征、新区域的环境条件、当地群落对入 侵种的易感性和人为因素的强度有关。对于时滞的解释有两种观点:一种观点认为这是种群 增长的自然过程。种群的指数增长曲线表明,在初始阶段种群增长平缓,所需时间较长,相 当于时滞期;另一种观点则认为入侵种需要时间积累足够的遗传多样性以克服近交衰退。从 不同地区多次引入外来种,增加了种群的数量和遗传多样性,以及到达不同的区域的种群经 过适应性进化都大大增加了存活的可能性。1.4 外来种的扩散与爆发一个外来种要实现最终的扩散和暴发,所采用的机制不尽相同。一些物种是通过竞争、 捕食、化感作
9、用等方式对其殖民领域进行扩展,这种情况所引起入侵种的遗传多样性改变很 小。也有些物种是通过杂交、基因渗透等方式对土著环境进行入侵的,杂交可以减缓入侵 种群在建群过程中出现加性遗传变异的丢失,并产生新的基因型。2生物多样性生物多样性指地球上所有生物(动物、植物、微生物等)、它们所包含的基因以及由这些 生物与环境相互作用所构成的生态系统的多样性程度。它包括遗传多样性、物种多样性、生 态系统多样性和景观多样性。生物多样性是人类赖以生存和发展的基础,是实现经济社会可 持续发展的重要保证。但是,在全球范围内,生物多样性正以惊人的速度消失,而外来物种 入侵是造成生物多样性锐减的主要原因之一。3生物入侵对生
10、物多样性的影响3. 1加快了物种灭绝的速度,使物种多样性锐减物种多样性是地球上生物长期进化的结果。由于人类活动的影响,到20世纪末,全球已 有100多万种生物从地球上消失。据联合国环境计划署预测,在21世纪前2030年,地 球上将有皿生物物种陷入绝境,到2050年将有半数动植物从地球上消失。在全球范围内, 外来物种入侵是继生境破坏导致物种多样性锐减的第2大因素。能够成功入侵的外来物种, 往往具有先天的竞争优势,在入侵地摆脱了原来的制约,就会出现疯长现象,甚至分泌化感 物质抑制排挤本地物种,形成单一的优势种群,最终导致入侵地物种多样性丧失。飞机草与 紫茎泽兰原产中美洲,从中缅、中越边境传入我国云
11、南南部,现已广泛分布于云南、广西、 贵州、四川的很多地区,在其发生区大肆排挤本地植物,形成单一植物群落,导致其他物种消 失。豚草原产北美,传入我国后,现广泛分布于东北、华北、华中、华东、华南的15个省、 市,对禾本科、菊科等1年生草木植物有明显的排挤作用,在豚草发生区,昆虫的种类显著 降低。大米草入侵福建等地沿海滩涂,导致红树林湿地生态系统遭到破坏,红树林消失,滩 涂鱼虾贝类以及其他生物也不能生存,原有的200多种生物减少到20多种。人们将北疆额 尔齐斯河的河妒引入南疆的博斯腾湖,从而导致原分布于该湖新疆大头鱼的灭绝。在关岛, 外来入侵物种棕色树蛇引起了关岛本地10种森林鸟类、6种蜥蜴和2种蝙
12、蝠的灭绝。愈演 愈烈的外来物种入侵对生物多样性的危害往往是不可逆转的,加快了物种灭绝的速度。3.2 入侵种与本地种的杂交和基因渗透运用分子遗传学作为手段的研究发现,入侵种和土著种之间的杂交与基因渗入较为普遍, 对土著种造成严重威胁。3.2.1 杂交导致土著种遗传同化,小种群遗传特异性丧失当杂交发生在两亲本个体数量悬殊的群体之间时,就要考虑遗传同化的危害,即小种群一 方由于“纯”的后代数量的减少而被前者“稀释”掉,导致小种群遗传特异性丧失或灭绝;由 于基因漂流或基因污染引起各种形式的杂交,进而导致土著种遗传基因被入侵种“稀释”或 遗传同化,使遗传上真正“纯净”的土著种不复存在。3.2.2 远交衰
13、退导致的种群后代适应性降低当两个遗传差异较大的物种(种群)混养(植)在一起时,要考虑远交衰退的危害,即杂交 破坏了亲代具有的共适应等位基因组合,导致杂交后代适应性降低,或者发生远缘杂交不育的 情况,使物种种群在某一阶段内,育龄期的亲体主要由不育个体组成,使种群中年轻补充个体 数目急剧减少甚至消亡。虽然种群自然杂交的远交衰退程度小于人为杂交,但实验表明,种 群间的遗传距离越大,远交衰退越强烈,与正常交配比较,远交导致后代的适合度下降 40 %50 % 10。3.2.3 近缘杂交造成本地种的基因污染外来物种入侵使种群破碎化,导致遗传漂变和近亲交配,使个体适应性和生活力下降。 本地种与外来种杂交还易
14、造成遗传污染,如我国北方自然海区虾夷扇贝的繁殖期是24月, 土著栉孔扇贝是46月,在时间上,自然生态条件下的外来虾夷扇贝就有可能与土著栉孔 扇贝杂交(实验室条件下已获得了杂交后代)。这样的后代若在自然生态环境中再成熟繁殖, 与土著皱纹盘鲍和栉孔扇贝更易于杂交,势必对我国这2种土著贝类造成严重的遗传污染。3.2.4 杂种优势排挤、淘汰本地种外来种可以和土著种远缘或近缘杂交。当杂交体具有杂种优势时,它可取代亲本,威胁到 亲本的生存。杂种优势一般产生于外来种与本地种亲缘关系较近的物种之中,例如,大米草 就是互花米草和一种土著种欧洲米草(S. maritime)杂交后产生的不育种唐氏米草 (S.tow
15、nsendii)经过染色体加倍形成的。大米草的入侵能力极强,能占据亲本不能生长的裸 滩生境,对土著种的生长、分布产生严重影响。而互花米草本身还可通过基因渗透对土著米 草造成威胁,互花米草具有较大的雄性适合度,种间杂交导致加利福尼亚米草种群的基因同 质化,降低了其遗传多样性。3.3 破坏生态系统,使生态系统多样性降低在自然界长期进化过程中,生物与生物之间相互制约、相互协调,形成稳定的生态平衡 系统。外来物种入侵对当地自然生态环境的改变,使生态系统内部能量流动和物质循环难以 进行,导致生态失衡、生态系统紊乱。例如水葫芦原产南美,现广泛分布于华北、华东、华 中和华南的大部分省市河流、湖泊和水塘中,往
16、往形成单的优势群落,特别在滇池疯长成 灾。在河道、湖泊中疯长的水葫芦可以使水面与空气隔绝,造成水中各种生物室息而死亡,使 湖泊生态系统崩溃。由澳大利亚入侵我国的校树能大量吸收土壤中的营养物质和水分,造成 土壤肥力下降、干旱以及水土流失,使生态环境恶化。外来物种入侵的后果是导致不同生物 地理区域生态系统的组成、结构和功能均匀化,并最终退化,失去其服务功能。3.4 破坏景观的自然性和完整性明朝末期引入的美洲产仙人掌属(Opuntia)4个种(分别在华南沿海地区和西南干热河 谷地段形成优势群落,在那里原有的天然植被景观已很难见到;有的入侵种,特别是藤本植 物,可以完全破坏发育良好、层次丰富的森林;禾
17、草或灌木入侵种占据空间后,其它的乔木 无法生长;许多外来入侵种使植被破坏,变成层次单一的低矮植被类型6卜4小结生物入侵对生物多样性造成了影响,随着科学日新月异的发展,我们可以尽量排除那些 可能对本土生态系统造成危害的有害物种,利用先进的科学技术让它发挥其对人类有益的作 用,减少其负面作用。参考文献苏荣辉,娄治平,张润志.对生物入侵研究对策的思考J.中国科学院院刊,2002,5: 335- 338 黄华,郭水良,强胜.中国境内外来杂草的特点危害及其综合治理措施.农业科学环境学 报,2003, 22 (4): 509-512.宋红敏,徐汝梅.生物入侵生物学通报,2004, 39 (4): 1-3胡
18、淑恒.生物入侵的危害及防治措施J.生物学杂志,2003,20 (5),12-15王峥峰,彭少麟.杂交产生的遗传危害以植物为例J.生物多样性,2003,11(4):333-339.向言词,彭少麟等.生物入侵及其影响J.生态科学,2001,20(4): 68-72.徐承远,张文驹,等.生物入侵机制研究进展几生物多样性,2001,9 (4):430-438.8陈毅峰,严云志.生物入侵的进化牛.物学团.水生生物学报,2005,29.9李明阳,徐海根.生物入侵对物种及遗传资源影响的经济评估J.南京林业大学学报(自然 科学版),2005,29(2):98-10210李霖,姚云珍.外来种入侵的遗传侵蚀山.扬
19、州教育学院学报,2007, 25 (4): 77-80.11方惠敏.生物入侵及入侵进化生物学安徽大学学报(自然科学版),2006, 30(2): 86-90.谁发现了艾滋病病毒?张田勘艾滋病曾经是人们谈之色变的疾病,然而今天尽管人类还不能征服艾滋病,但对它已经 有了比较充分的了解。人类认识艾滋病,是和发现艾滋病病毒,即人免疫缺陷病毒(HIV), 分不开的。不过,在是谁第一个发现HIV这个问题上,科学界有过一场一波三折的争夺战。1两个“独立发现”1981年6月5日,美国亚特兰大疾病控制中心的周刊上发表了一则报道,说洛杉矶的两 家医院发现了 5个奇怪的肺炎患者,他们都是同性恋者,其中2人已经死亡。
20、3年以后,人 们才知道,这则平常”的报道中提到的病人,正是世界上首例艾滋病病例。1984年5月, 这种病被正式命名为“获得性免疫缺陷综合征(简称AIDS),中文音译为艾滋病。不过,对艾滋病的研究并不是从1984年才开始的。1983年,法国巴斯德病毒研究所的 病毒学家卢克蒙塔格尼尔(Luc Montagnier)从一名患淋巴结病变的同性恋者身上提取出了 一种病毒,并将其称为“淋巴腺相关病毒”(简称LAV)。为了获得世界病毒学界权威的认可, 蒙塔格尼尔把病毒样本送与美国国立卫生研究所(简称NIH)的罗伯特盛洛(Robert C. Gallo), 请他帮助鉴定和审阅。然而,仅仅一年后的1984年5月
21、,盖洛及其研究组同事也在科学杂志上发表文章, 宣布他们独立从艾滋病人外周血淋巴细胞中鉴定出了一种病毒,称为人类T淋巴细胞HI型 病毒(简称HTLV-III)o盖洛的论文自然吸引了蒙塔格尼尔的关注。经过对比之后,蒙塔格 尼尔非常愤怒,因为他发现,盖洛所谓的独立发现的病毒正是他送给盖洛请求鉴定的LAV。 这意味着身为国际病毒界权威的盖洛明目张胆地剽窃别人的研究成果。蒙塔格尼尔去信要求盖洛解释,然而盖洛的回答不卑不亢,明确无误地坚持HTLV-IH是自 己的研究小组独立发现的。这一回复激怒了蒙塔格尼尔,他愤然向法国的法庭起诉盖洛剽窃 自己的研究成果。坚信自一清白的盖洛也被惹怒了,也在美国的法庭上状告蒙
22、塔格尼尔诬陷 自己。两位在此之前就都颇具声望的科学家为这种新病毒的发现权打起国际官司。2惊动国家元首的官司两名科学家的诉讼大战立即吸引了全世界的眼球,两国的法庭、科研机构、媒体分别进 行了独立的调查。由于蒙塔格尼尔和盖洛都是在本国法庭起诉对方,各自提出的证据使得法庭难以做出判 决,官司一时陷入僵局。媒体的推波助澜终于惊动了两国的最高领导,也许是一种默契,也 许是为了息事宁人,更因为法院裁定难以认定证据,1987年4月当时的美国总统里根和法 国总理希拉克亲自出面调解,双方达成了协议,由法美两国科学家共享艾滋病病毒的发现权。法院落得顺水推舟认可了这一调解。官方和法律的层面了断后,美国NIH的调查结
23、果也随后公布。1990年NIH公布调查结果 认为,盖洛实验室有病毒样本、实验记录证明,还有大量的研究数据,简单可行的检测HTLV- IH的方法,确实拥有自己发现的艾滋病病毒样本,即HTLV-UI和其他一系列病毒样本,所以 NIH认为盖洛实验室不存在剽窃行为。波澜再起然而,树欲静而风不止,官方和学术调查的结论并没有平息蒙塔格尼尔与盖洛之间的恩 怨,媒体的调查又把两人的争执推向更汹涌的浪尖。1989年11月,美国芝加哥论坛报记者约翰克纽德森在该报发表调查文章,声称他 调查的结果表明,盖洛等人论文中提到的病毒就是蒙特尼尔提供的。而科学杂志提供的 线索更是对盖洛不利,该杂志认为盖洛于1984年发表论文
24、所用的HTLV-H1照片实际上就是 蒙塔格尼尔所提供的LAV的图片。为LAV进行电子显微镜照相的摄影师也写信给盖洛,让 他“不要做不诚实的事”,因为摄影师认为关于HTLV-HI的显微镜图片只能证实HTLV-IU就是 LAV。法国方面也像美国一样进行了独立的学术调查。1991年,法国儿个研究所组成的调查组 公布了他们的调查结果。他们发现盖洛的病毒样本与蒙塔格尼尔在此前送给盖洛请求检验的 两个样本中的一个一模一样。正是这两个一模一样的病毒样本让盖洛百口难辩,这不仅仅是瓜田李下的嫌疑,简直就 是剽窃的宜接证据。盖洛难以说服世人,同时也说服不了自己,为什么他送去发表的病毒样 本会与蒙塔格尼尔的病毒样本
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