Genetic Variation and Its Maintenance pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Roberts, D. F. (EDT)/ De Stefano, G. F. (EDT)

出品人:

页数:308

译者:

出版时间:2008-6

价格:$ 74.58

装帧:

isbn号码:9780521064576

丛书系列:

图书标签:

遗传变异
进化生物学
群体遗传学
自然选择
基因组学
分子进化
生物多样性
遗传漂变
适应性
表型可塑性

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具体描述

This volume considers the genetic variability of human populations, particularly in the tropics: its origins and maintenance, and its contribution to the phenotypic variability of complex characters. The first section deals with the ways of analysing genetic variation and provides a valuable review of relevant developments in molecular biology. The origin and maintenance of genetic diversity is considered in the second section with data presented for Pacific, African, Asian and Central American populations. The final section concerns characters in which the genetic contribution to variability is complex and shows how such characters may be used to elucidate biological problems of affinity and differentiation, of adaptation and survival. Published as part of the Decade of the Tropics research programme of the International Union of Biological Sciences, this volume will be of particular interest to human geneticists, physical and biological anthropologists.

探寻生命深层奥秘：随机性、适应性与演化动力学本书内容简介本书深入探讨了生命科学中最核心、最引人入胜的领域之一：生物系统中的随机性、适应性机制及其在宏大演化图景下的动态平衡。我们跳脱出传统的、侧重于单一基因或固定种群模型的视角，转而聚焦于驱动生物多样性和物种延续的根本动力学过程。全书结构严谨，从微观的分子波动到宏观的生态景观变迁，构建了一个多尺度的理论框架，旨在揭示生物复杂性是如何在不确定性中涌现和维持的。第一部分：随机性与约束——系统的不确定性基础本部分着力于剖析生物系统固有的随机性来源，以及这些随机性如何被物理和化学定律所约束，从而产生可预测的模式。我们首先考察了分子层面的随机波动（Stochasticity at the Molecular Level）。这不仅仅是描述基因表达的随机性，更是深入探讨了转录因子在细胞核内扩散的布朗运动，以及蛋白质合成中的停时（pauses）和错误率，如何积累并影响细胞表型的整体变异。随后，我们转向种群层面的随机事件。重点分析了随机漂变（Genetic Drift）在小种群中的决定性作用，以及它与选择压力之间的复杂博弈。我们引入了新的数学模型，用于量化环境噪声（Environmental Noise）——如气候波动、资源间歇性供应——如何被生物系统吸收、放大或缓冲。关键章节讨论了“环境的模糊性”如何迫使生物体发展出稳健性（Robustness）的机制，即使在面对剧烈扰动时也能保持核心功能的弹性。这里的“稳健性”不再被视为理所当然，而是被视为一种需要通过演化投入成本来获得的、高度优化的生存策略。第二部分：适应的涌现与代价——多层级选择的视角第二部分的核心在于解构“适应”（Adaptation）这一概念的层次性。适应并非单一目标的达成，而是在不同时间尺度上，不同层级（基因、个体、群体、生态系统）之间相互作用的结果。我们详细考察了形态发生中的可塑性（Phenotypic Plasticity in Morphogenesis）。生物体如何利用一套固定的基因蓝图，在不同的环境信号下，产生截然不同但功能最优的表型？这涉及到对发育稳态（Developmental Homeostasis）的深入理解，探究了信号转导网络中的反馈回路如何编码环境信息，并将其转化为结构上的差异。随后，我们聚焦于跨代适应。本书批判性地审视了传统的适应定义，并引入了表观遗传修饰的演化意义。我们探讨了DNA甲基化和组蛋白修饰等机制，如何使后代能够快速响应亲代环境，即使这些环境变化未曾直接作用于原始种群的DNA序列。这种“记忆”的演化，为理解物种在快速气候变化下的生存能力提供了新的视角。在种群动态方面，本书特别关注适应的路径依赖性（Path Dependency of Adaptation）。我们通过模拟展示，早期演化历史中的“偶然”事件或局部最优选择，如何将整个物种锁定在特定的、可能并非全局最优的“适应性山谷”中，从而限制了其未来演化的方向。第三部分：维持机制——多样性的动态平衡本部分的焦点转移到维持机制（Maintenance Mechanisms），即生命系统如何持续地产生和保持足够的多样性，以应对不可预测的未来。多样性并非是演化过程中的“副作用”，而是维持生态系统功能和长期存续的“必要条件”。我们详细分析了频率依赖性选择（Frequency-Dependent Selection）在维持多样性中的关键作用。例如，在捕食者-猎物系统中，罕见表型往往具有生存优势（负频率依赖），从而防止任何单一适应性策略占据绝对主导地位。我们通过复杂的博弈论模型，展示了这种机制如何促成演化上的“僵局”——一个稳定的、多样的均衡状态。此外，本书对物种形成与消亡的动力学进行了细致的建模。我们引入了生态位动态重塑（Niche Dynamic Reshaping）的概念，认为物种不仅仅是占据生态位，它们也在积极地通过自身活动改变其生态位的边界和性质。这种相互塑造的过程，是维持高水平生物地理多样性的内在引擎。最后，本书讨论了演化替代的速率限制。在现代地球的快速变化背景下，生命系统的演化速度是否已经达到了其物理和信息处理能力的极限？我们探讨了信息获取、基因组重组效率和代际周期的限制，如何共同决定了一个物种或一个生态系统能够在多大程度上“跟上”环境变化的步伐。本书强调，维持多样性不仅关乎产生新的差异，更关乎在有限的时间内，有效地筛选、整合并保存那些有益的差异。本书受众与价值本书适合于生命科学、生态学、演化生物学、复杂系统科学及生物物理学领域的学生、研究人员和学者。它要求读者具备扎实的生物学基础和对定量分析方法的兴趣。通过跨学科的视角，本书旨在提供一个统一的框架，用以理解从分子机器到生物圈的生命系统的驱动力：在不确定性的海洋中，生命如何通过演化过程，持续地构建出看似有序、实则永恒动态的适应结构。