Elements of Evolutionary Genetics

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出版者:Roberts & Company Publishers
作者:Brian Charlesworth
出品人:
页数:768
译者:
出版时间:2010-2
价格:USD 100.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780981519425
丛书系列:
图书标签:
  • 群体遗传学
  • 生物
  • 进化
  • 繁殖生态
  • 演化遗传学
  • 分子演化
  • Pop-genetics
  • Evolutionary Genetics
  • Population Genetics
  • Molecular Evolution
  • Genomics
  • Natural Selection
  • Genetic Variation
  • Phylogenetics
  • Speciation
  • Genome Evolution
  • Quantitative Genetics
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具体描述

Evolutionary genetics considers the causes of evolutionary change and the nature of variability in evolution. The methods of evolutionary genetics are critically important for the analysis and interpretation of the massive datasets on DNA sequence variation and evolution that are becoming available, as well for our understanding of evolution in general. This book shows readers how models of the genetic processes involved in evolution are made (including natural selection, migration, mutation, and genetic drift in finite populations), and how the models are used to interpret classical and molecular genetic data. The material is intended for advanced level undergraduate courses in genetics and evolutionary biology, graduate students in evolutionary biology and human genetics, and researchers in related fields who wish to learn evolutionary genetics. The topics covered include genetic variation, DNA sequence variability and its measurement, the different types of natural selection and their effects (e.g. the maintenance of variation, directional selection, and adaptation), the interactions between selection and mutation or migration, the description and analysis of variation at multiple sites in the genome, genetic drift, and the effects of spatial structure. The final two chapters demonstrate how the theory illuminates our understanding of the evolution of breeding systems, sex ratios and life histories, and some aspects of genome evolution.

《生命起源的迷思:从化学到生物的跃迁》 一本深刻探讨生命起源之谜的开创性著作 作者:[此处留空,意指非《Elements of Evolutionary Genetics》的作者] 出版社:[此处留空,意指非《Elements of Evolutionary Genetics》的出版社] --- 内容简介 生命,这个宇宙中最复杂的现象之一,其起源一直是横亘在科学面前的宏伟谜题。我们如何从无生命的化学物质,跨越到第一个能够自我复制、新陈代谢的细胞?《生命起源的迷思:从化学到生物的跃迁》并非一部关于遗传学或群体遗传学的教科书,它将读者带入一个更加根本的探索领域——非生命物质如何组织起来,演化出生命的基本属性。本书深度聚焦于“化学演化”的各个关键阶段,力求构建一个从早期地球环境到第一个生命体出现的、逻辑严谨且基于最新实验证据的叙事框架。 本书摒弃了对已成熟的生物学理论的过多论述,而是将笔触集中在那些构成生命基石的分子层面的奇迹上。我们探讨的不是基因如何传递,而是核酸(如RNA)是如何在没有酶催化的情况下形成长链的; 我们研究的不是物种如何分化,而是原始脂质囊泡是如何自发组织成稳定膜结构的。 第一部分:地球的炼金术——早期地球环境与生命前体 本部分致力于重构大约四十亿年前的地球图景。我们深入考察了早期地球大气层的化学成分、地质活动(如火山喷发和深海热液喷口)所提供的能量梯度,以及这些环境如何促进了“有机单体的形成”。 书中详细审视了经典米勒-尤里实验的现代修正版,并扩展到地质化学领域。我们探讨了深海热液喷口作为生命起源地的潜力,分析了它们提供的富含硫化物和金属离子的化学梯度,以及这些环境如何可能催化了简单的碳固定反应。此外,我们还细致分析了陨石分析提供的线索,例如默奇森陨石中发现的大量氨基酸和核苷酸前体,这暗示了生命的基本砖块可能并非完全是地球本土的产物,而是“星际播种”的馈赠。 重点分析了氰化氢(HCN)聚合反应的潜力,以及在特定条件下,如何从简单的氮、碳化合物中高效生成嘌呤和嘧啶等生命必需的碱基。这不是一个简单的罗列反应,而是对化学动力学和热力学约束的深刻解读。 第二部分:从单体到聚合物的鸿沟——构建生命大分子 这是从化学到生物学最关键的门槛。生命依赖于聚合物——长链的蛋白质、核酸和多糖。然而,在水溶液中,单体之间的聚合反应(脱水缩合)是热力学上不利的,因为水会倾向于水解这些链。 本书用了大量篇幅来探讨解决这一“聚合难题”的理论模型: 1. 矿物表面催化假说: 粘土矿物(如蒙脱石)如何通过吸附、浓缩单体,并在其晶格表面促进肽键和磷酸二酯键的形成。我们详细分析了不同晶面和电荷密度对聚合效率的影响。 2. 干湿循环理论: 探讨了潮汐带或间歇性温泉环境,温度和水分的周期性变化如何推动聚合物的形成,并在干燥时稳定这些大分子。 3. 非水相聚合: 考察了在冰晶结构或高浓度离子液体中,聚合反应如何克服水的阻碍。 对于核酸的形成,本书深入探讨了“RNA世界假说” 的化学基础,着重于核糖的稳定性问题——为何在早期地球条件下,核糖比脱氧核糖更容易分解,以及如何绕过核糖的化学障碍来形成可自我复制的核酸链。 第三部分:自组织的魔力——膜的形成与原始细胞 生命不仅需要信息分子,还需要一个将内部化学环境与外部世界隔离的“容器”。本部分完全献给原始膜(Protocell)的形成。 我们详细回顾了脂质分子(如脂肪酸)在水中的自组装行为。重点在于分析临界胶束浓度(CMC)、pH值和离子强度如何影响脂质体的形成、大小和稳定性。我们不再仅仅描述脂质体存在,而是研究这些原始膜如何具备更接近生命体的功能: 1. 渗透性与选择性: 原始膜如何开始对特定的分子表现出选择性吸收,而不是完全被动的渗透。 2. 膜的生长与分裂: 探讨了在缺乏复杂细胞骨架的情况下,原始脂质体如何通过物质摄入或外部压力实现仿细胞分裂的增殖。 3. 能量的捕获: 分析了在膜结构上,原始的化学梯度(如质子梯度)如何首次被捕获,并为后续的化学反应提供非热力学驱动力,这是新陈代谢的雏形。 第四部分:从化学反应网络到遗传回路 本书的收官部分将焦点从物理化学转向了化学动力学和网络理论。生命最核心的标志是“代谢”和“复制”的结合。 我们探讨了“代谢优先” 理论,即在遗传物质稳定化之前,自我维持的化学反应环路(如早期的三羧酸循环或更简单的非生物催化循环)如何首先出现。这些循环通过循环消耗外部输入物并产生自身催化剂,从而维持了自身的存在。 最后,本书探讨了“耦合问题”:信息分子(核酸)和催化系统(肽/蛋白质)是如何在早期环境中被锁定在一起的?我们分析了基于非酶催化核酶的早期自我复制机制,以及这些简单的遗传系统如何被逐渐更有效率的膜包被系统所整合,最终使得化学反应网络和信息复制系统达到了一个稳定的、可演化的共生状态,标志着真正的生物学时代的开始。 --- 本书特色: 跨学科的深度整合: 结合了物理化学、地质化学、有机合成化学和复杂系统理论的最新进展。 实验驱动的叙事: 每一个理论环节都尽可能地与最新的实验室模拟和数据分析相结合。 聚焦“如何发生”: 完全回避了对现有生物学(如孟德尔遗传、分子生物学)的系统性回顾,专注于从零开始构建生命的起源路径。 《生命起源的迷思》将引导读者进行一次激动人心的思想实验,揭示在无生命的混沌中,有序与生命的火花是如何不可避免地被自然法则所点燃的。

作者简介

Brian and Deborah Charlesworth obtained PhDs in genetics at the University of Cambridge, and have subsequently worked at the Universities of Liverpool, Sussex, Chicago, and Edinburgh. They are the authors of Evolution: A Very Short Introduction, a book for the general public. Brian is a Fellow of the Royal Society and Honorary Fellow of the American Academy of Arts and Sciences, and Deborah is a Fellow of the Royal Society. Both currently work on questions in population genetics, molecular and genome evolution, and also on mating system evolution.

目录信息

1. Variability and its measurement
2. Basic selection theory and the maintenance of variation
3. Directional selection and adaptation
4. Migration, mutation and selection
5. The evolutionary effects of finite population size: basic theory
6. Molecular evolution and variation
7. Genetic effects of spatial structure
8. Multiple sites and loci
9. The evolution of breeding systems, sex ratios and life histories
10. Some Topics in Genome Evolution
Mathematical and Statistical Appendix
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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在阅读体验上,这本书的排版和装帧细节处理得极其考究,体现了出版方对学术内容的尊重。字体大小的选择非常适中,行距恰到好处,即便是长时间的夜间阅读,眼睛的疲劳感也比阅读其他学术著作要轻得多。更值得一提的是,每一章末尾精心设计的“延伸阅读推荐”和“思考题”,简直是为自学者量身定做的宝藏。那些推荐的书目往往是该领域开创性的论文或更专业的综述,它们像是为我们这些求知者打开了一扇扇通往更深层知识的侧门。而那些思考题,往往不是简单的事实回忆,而是需要整合本章乃至跨章节知识点进行综合分析的开放性问题,强迫你运用所学知识去解决一个微型的“科学难题”。我发现自己经常会为了回答这些问题而反复查阅前面的内容,这种主动回顾和知识内化的过程,极大地巩固了我的理解。可以说,这本书在“如何学习”和“如何思考”方面,也给予了读者极大的启示。

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坦白说,我最初拿到这本书时,内心是抱着一丝疑虑的,毕竟“元素”二字,往往意味着枯燥的公式堆砌和晦涩的数学推导。然而,这本书彻底颠覆了我的预期。它的结构安排堪称匠心独运,像是精心编排的一部交响乐,各个章节之间衔接得天衣无缝,由浅入深,张弛有度。我尤其欣赏作者在引入复杂数学模型之前所做的铺垫工作——他没有直接抛出那些令人望而生畏的方程,而是先用清晰的文字逻辑梳理出该模型试图解决的生物学问题,阐述其背后的生态学驱动力。这种“先有情,后有理”的叙事策略,极大地降低了读者的认知负荷。当我最终面对那些涉及到群体遗传学或分子钟校准的复杂计算时,我已经对它们的生物学意义了然于胸,因此,数学工具也就不再是冰冷的符号,而变成了强有力的分析武器。书中大量的插图和图表,绝非可有可无的装饰,它们本身就是一种高效的信息载体,将抽象的概念具象化,使得那些关于基因频率漂变、连锁不平衡的动态过程,仿佛就在眼前上演一般清晰。

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这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴,色彩的运用大胆而又不失深邃,仿佛在向读者预示着即将踏入的知识领域充满了无限的未知与探索的乐趣。初翻开书页,那种纸张特有的微涩和油墨的清香,瞬间将我带入了一种沉浸式的学习氛围中。作者的叙事风格极为平易近人,即便是像我这样对复杂理论初窥门径的“小白”,也能感受到知识层层递进的逻辑美感。他似乎深谙如何将那些看似高深莫测的演化机制,通过生动的比喻和恰到好处的历史案例娓娓道来,读起来一点也不枯燥乏味。尤其令人称道的是,书中对于关键概念的定义和阐述,精准而又留有余地,没有那种“一锤定音”的僵硬感,而是鼓励读者自己去思考、去构建理解的框架。阅读过程中,我时常会停下来,对照着自己脑海中已有的生物学知识体系,去梳理和重塑对生命起源和多样性演变的认识。这不仅仅是一本教科书,更像是一位经验丰富的导师,在你身边耐心地引导,让你在迷雾中找到清晰的路径。它成功地激发了我对自然界中那些精妙适应现象的强烈好奇心,让我对生命这出宏大戏剧的幕后推手——自然选择,有了更深一层的敬畏。

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这本书最让我感到震撼的,是它在探讨理论前沿问题时的那种勇气和平衡感。它没有固步自封于经典理论的完美无缺,而是坦诚地展示了当前演化生物学界尚未解决的争议和争论焦点。比如,在讨论适应度景观的复杂性时,作者并未急于给出标准答案,而是并列呈现了不同学派的观点,分析了各自的优势与局限性,并引导读者去思考“为什么这些争论会存在?”这种处理方式,无疑是将读者从被动接受知识的角色,提升到了主动参与科学对话的高度。对于我这样渴望了解科学“进行时”的读者来说,这种开放性的讨论比任何一本只阐述既定事实的书籍都更具价值。它让我明白,科学的魅力恰恰在于它的不断自我修正和向前探索,而不是僵化的教条。读完关于中性演化理论和选择学说的对比章节后,我感觉自己对生命历史的解读维度一下子拓宽了,不再是单一维度的因果链条,而是充满了随机性、历史偶然性和强大选择力的复杂网络。

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这本书的整体氛围是充满启发性的,它成功地将演化遗传学的宏大叙事,通过一个个精巧的微观机制连接起来。我特别喜欢作者在阐述基因如何通过代际传递影响种群未来命运时所展现出的那种深刻的洞察力。他没有将基因仅仅视为简单的遗传物质,而是将其描绘成一个在时间长河中不断与环境博弈、进行着复杂策略选择的“参与者”。书中对于突变、选择和漂变这三大核心力量的互动关系的描述,达到了教科书所能达到的最高境界——既有理论的精确性,又不失对生命现象的诗意捕捉。例如,关于适应度中性漂变在小种群中的作用的讨论,让我想起了许多关于物种濒危和保护遗传多样性的现实议题,这让我强烈地感受到书本知识与现实世界的紧密联系。它让人在惊叹于生命演化之奇妙的同时,也对保护生物多样性所面临的挑战有了更为坚实和科学的认识基础。这是一部真正能够点燃读者学术热情的经典之作。

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也许以后会当茶余饭后的闲书来看. 远远地欣赏下, 应该还是会很美.

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Charlesworth夫妇的最新力作,总结了最新群体遗传学的发展,很值得多读。

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Charlesworth夫妇的最新力作,总结了最新群体遗传学的发展,很值得多读。

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