分子钟(Molecular clock)
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分子钟(molecular clock)的概念诞生于19世纪60年代,发展到现在,它已经成为进化生物学上,一种很重要的评估工具。简单来说,在结合像是化石,地质学特征(比如东非大裂谷大概是在多少万年前形成的)等这类有比较明确的出现时间的信息后,分子钟可以被用来评估进化树上,任意两个物种大概的分化时间。
那进化生物学的前提假设,就是万物都有同一起源,那在这个前提下,分子钟的理论就假说, 任意两个物种,自从分化成两个物种后,它们之间的遗传差异(DNA或者蛋白序列)的进化速度应该与分化的时间时保持相对稳定的 。用白话讲,比如人与猴子分化的时间肯定时短于人与青蛙的分化时间的,因此人与猴子之间的DNA差异肯定就比人与青蛙之间的DNA差异要小。
同理也可以推导,两个物种的遗传差异与它们上一次从共同祖先分离出来的时间,也应该是成正相关比例的(比如每多过100万年,就会多1%的差异) [1] 。如此这般后,分子钟假设就成为了一种用来研究物种进化时间的,非常有用的方法。尤其是对于研究那些几乎没有在化石中留下任何生物学痕迹的物种,像是扁形虫或者古病毒等 [2] 。
使用分子钟的实例:
2008年发表的一项研究结果就用到了分子钟的方法,研究人员想要了解不同鸟类物种的进化速度和分化时间。最终他们选择了一个编码细胞色素B的鸟类线粒体基因(mitochondrial gene),通过比较这个基因在不同鸟类中的序列差异,来评估鸟类的平均进化速度和分化时间。最后,基于分析结果,他们推断任意两种鸟类之间的平均进化速率,大概在每100万年,增加2%的差异 [2] ,这就是在鸟类遗传学领域著名的“2%规则”。
也正是基于这个规则,后来就有研究人员推断,很多现存的夜莺种类,大概是在25万年前的那次冰川时期开始起源的。