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出版者:

作者:Demerec, M. (EDT)

出品人:

页数:632

译者:

出版时间:2008-4

价格:$ 47.46

装帧:

isbn号码:9780879698287

丛书系列:

图书标签:

• 果蝇
• 生物学
• 遗传学
• 发育生物学
• 分子生物学
• 昆虫学
• 模式生物
• 实验生物学
• 生物研究方法
• 基因组学

宏观生命科学前沿：从细胞信号到生态系统动力学 本书探讨的领域远超单一模式生物的研究范畴，聚焦于当代生命科学最活跃、最具挑战性的几个核心议题：跨尺度的复杂性解析、生物系统的自组织与涌现现象、环境压力下的基因组适应机制，以及生命体在动态生态网络中的角色与影响。 第一部分：分子机器的精妙调控与细胞身份的构建 本书首先深入解析了生命系统在分子层面的精细操作艺术。我们不再局限于单个基因或蛋白的线性功能描述，而是着眼于信号转导网络的拓扑结构和动力学行为。 1. 非线性动力学与细胞决策： 阐述了细胞如何通过整合多重异质性输入信号，利用正反馈和交叉抑制回路实现“开关式”或“梯度式”的精确决策，例如细胞分化、凋亡或休眠状态的转换。重点剖析了瞬态信号在重塑细胞命运中的关键作用，以及如何通过计算模型（如布尔网络或微分方程组）来预测网络在噪声干扰下的鲁棒性。 2. 染色质高级结构与表观遗传的动态重塑： 深入讨论了基因组在三维空间中的组织方式，即染色质可及性（Accessibility）如何受转录因子浓度、组蛋白修饰（如H3K27me3、H3K9ac）和核骨架相互作用的共同调控。特别关注了长程染色质环的形成机制及其对增强子-启动子相互作用的精确塑形能力，以及这些结构在应激条件下如何快速、可逆地发生变化，从而实现基因表达的快速适应。 3. 器官发生与形态建成中的物理生物学： 将目光从分子机制提升到组织层面。分析了细胞外基质（ECM）的生物力学特性（如刚度、粘弹性）如何作为非遗传信息传递给细胞。探讨了细胞间的黏附力、细胞骨架的张力如何驱动集体细胞迁移、组织折叠和器官的宏观形状形成，例如，如何通过张力梯度引导血管的分支化或神经管的闭合。 第二部分：生命史权衡与种群生态学的复杂性 本书的第二部分将研究视野扩展至生命体与其生存环境的互动，重点分析资源限制、竞争与合作如何塑造生物的演化路径和种群的动态行为。 4. 资源分配理论与生命史策略的优化： 探讨了生物体在有限能量预算下，如何权衡生长、繁殖和维持（Somatic Maintenance）之间的关系。引入了“适应性演化理论”（PTE），分析了不同环境压力（如捕食风险、营养波动）如何选择出最优的生命史参数组合。这包括对衰老速率的分子基础研究，以及如何通过调节分子修复机制来延长功能寿命。 5. 种群与群落的结构稳定性： 剖析了数学生态学模型（如Lotka-Volterra、反应-扩散模型）在描述竞争排斥、捕食者-猎物动态中的局限性，并引入了基于个体行为（Agent-Based Models, ABM）的模拟方法。重点分析了异质性（个体间的差异）如何影响种群对环境波动的缓冲能力，以及营养级联效应如何通过介导物种间的间接作用来稳定或 destabilize 整个群落结构。 6. 宏基因组学与生物地球化学循环： 考察了微生物群落（Microbiomes）在驱动全球生物地球化学循环中的核心作用。分析了碳、氮、硫循环的酶学路径，以及微生物群落的结构多样性（Alpha和Beta多样性）与这些生态系统功能之间的量化关系。特别关注了厌氧/好氧界面处的电子传递机制及其对温室气体释放的影响。 第三部分：演化适应的分子基础与基因组变异的后果 本部分聚焦于生命演化中的核心驱动力——基因组变异及其在不同时间尺度上的选择压力响应。 7. 非随机突变与适应性景观的探索： 超越了“随机突变-随机漂变”的经典框架，探讨了基因组易错性（Mutability）如何被选择以优化适应速度。分析了基因组重排（如倒位、易位）对新功能基因的产生和快速适应的贡献，以及基因双重化（Duplication）如何为新功能的演化提供冗余基础。 8. 跨代遗传（Transgenerational Inheritance）的新视野： 讨论了除DNA序列改变之外的遗传信息传递机制。重点分析了小RNA（如siRNA, piRNA）在响应环境压力后如何跨代调节靶基因的表达，从而提供一种快速的“软继承”策略。同时，探讨了表观遗传标记（如DNA甲基化）在父代经历的饥饿或压力后，如何影响子代对相似压力的生理反应。 9. 基因组结构的动态演化： 审视了基因组在时间上的可塑性。分析了转座子（Transposable Elements, TEs）的激活、跳跃和沉默机制，以及它们如何重塑宿主基因组的结构、驱动基因的获得和丢失。探讨了基因组大小与复杂性之间的关系，指出基因组的“噪音”可能并非完全是负面的，而是在某些演化情境下是创新和适应的温床。 --- 本书特色： 本书整合了系统生物学、生态动力学、演化理论和生物物理学的最新进展。它强调尺度间的连接性：即从分子事件如何累积成细胞行为，再到细胞群落如何形成复杂的生态系统，以及这些宏观规律如何反过来指导分子层面的保守性与可塑性。目标是为读者构建一个多尺度、动态、适应性强的现代生命科学框架，超越了对特定物种特定通路知识的简单罗列。

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