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PCR在進(jìn)化與生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用
雖然用核酸序列數(shù)據(jù)進(jìn)行分類研究的優(yōu)點(diǎn)早已被承認(rèn)，但序列比較數(shù)據(jù)的積累過(guò) 程都是繁瑣的。PCR/？通用引物技術(shù)所提供的快速測(cè)序法促使分子分類學(xué)的范圍擴(kuò)展 到更多的類群。由序列中得出的均一數(shù)據(jù)為各種類群的生物提供了一個(gè)共同的系統(tǒng)發(fā) 育框圖。序列數(shù)據(jù)同樣也提供了過(guò)去的方法所不能提供的分辨率。線粒體DNA的擴(kuò)增 和直接測(cè)序也已用地獲得序列來(lái)證明在關(guān)于人類的mtDNA家系圖中非洲人是其基礎(chǔ)。 在另一項(xiàng)研究中，對(duì)靈長(zhǎng)類型組織相容性基因的系統(tǒng)發(fā)育分析表明HLA-DQα基因座的 許多等位基因的起源早于人類的發(fā)生。
因?yàn)橹恍枰邪行蛄袔讉€(gè)分子擴(kuò)增就可以完成，許多以前很難進(jìn)行分子分析的樣 品都可以使用?？梢杂貌┪镳^保存的及植物標(biāo)本室中的標(biāo)本進(jìn)行工作促進(jìn)了分子數(shù)據(jù) 在各種分類研究中的應(yīng)用。這些技術(shù)在古代標(biāo)本上的應(yīng)用也是令人興奮的。在佛羅里 達(dá)泥炭沼中保存了7000年的腦DNA中發(fā)現(xiàn)其含有一個(gè)在現(xiàn)存土蓍美洲人中不存在的新 型mtDNA。
種群生物學(xué)
序列的快速擴(kuò)增使在DNA序列水平上進(jìn)行大量的種群研究成為可能。單鏈擴(kuò)增對(duì) 幾十或十百個(gè)個(gè)體進(jìn)行快速測(cè)序而不經(jīng)過(guò)以前所需的繁瑣的克隆步驟。一旦得到了一 組具代表性的序列數(shù)據(jù)，可用更方便而簡(jiǎn)單的分析方法，如用等位基因寡聚核苷酸探 針（見16章）來(lái)獲得等位基因的序列數(shù)據(jù)。
對(duì)博物館標(biāo)本進(jìn)行測(cè)序的工作使對(duì)過(guò)時(shí)的基因序列的研究變得更容易了。Thomas 及助手通過(guò)保存標(biāo)本的皮膚mtDNA擴(kuò)增研究了70年內(nèi)的一系列嚙齒動(dòng)物類群。直至今 日用現(xiàn)代分子技術(shù)分析在如此長(zhǎng)的一段時(shí)間基因序列的變異才成為可能。
生態(tài)及海洋生物學(xué)
對(duì)分析來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)分子技術(shù)所需的組織樣品用量相對(duì)較多。尤其是許多無(wú)脊椎動(dòng) 物，它們對(duì)于進(jìn)行分子檢測(cè)所用的一般操作方法來(lái)講太小。因此，對(duì)于小生物、共生 生物或那些在培養(yǎng)基中不易生長(zhǎng)的生物個(gè)體的直接分析是困難。聚合酶鏈反應(yīng)有和來(lái) 擴(kuò)大能進(jìn)行分子檢測(cè)的生物范圍?，F(xiàn)在可以直接研究象原生物和藻類等單細(xì)胞生物自 然種群的基因結(jié)構(gòu)。此方法在生物的分布及數(shù)量分析中會(huì)有廣泛的應(yīng)用，尤其是用于 海洋環(huán)境中的生物。最后，聚合酶鏈反應(yīng)的敏感性使其可以檢出及鑒定少量的單細(xì)胞 生物、共生生物及寄生生物，既使樣品是來(lái)自后二者宿主的DNA混合物中也可檢出。
無(wú)損傷樣品檢驗(yàn)
用于基因分析的樣品一般都需要采血樣或取組織。這就限制了基因分析在行為學(xué) 及生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用，在這些領(lǐng)域中必須把對(duì)象所受的干擾減到。從諸如單根 頭發(fā)等法醫(yī)學(xué)樣品中擴(kuò)增序列為行為科學(xué)家及保留生物學(xué)家提供了一個(gè)新機(jī)會(huì)。無(wú)損 傷樣品檢驗(yàn)也使收集用于研究的危險(xiǎn)生物的樣品變得容易。
分子研究和生物體研究的協(xié)同
通過(guò)分子分析所開辟的物種研究新領(lǐng)域，我們希望在分子生物學(xué)家及種群生物學(xué) 家之間建立大量的相互合作。例如為系統(tǒng)發(fā)育的重建所收集的比較序列可清楚地顯示 出蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及作用。通常不在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行的，對(duì)適應(yīng)環(huán)境的生物體的分子 研究可能會(huì)揭示獨(dú)物的分子適應(yīng)性變化。相反，對(duì)遺傳變異體的分子結(jié)構(gòu)的了解也有 助于我們了解生物體是如何進(jìn)化的。