PCR在進化與生態(tài)學研究中的應用

分子分類學

　　雖然用核酸序列數(shù)據(jù)進行分類研究的優(yōu)點早已被承認，但序列比較數(shù)據(jù)的積累過 程都是繁瑣的。PCR/？通用引物技術所提供的快速測序法促使分子分類學的范圍擴展 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共同的系統(tǒng)發(fā) 育框圖。序列數(shù)據(jù)同樣也提供了過去的方法所不能提供的分辨率。線粒體DNA的擴增 和直接測序也已用地獲得序列來證明在關于人類的mtDNA家系圖中非洲人是其基礎。 在另一項研究中，對靈長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。

　　因為只需要有靶序列幾個分子擴增就可以完成，許多以前很難進行分子分析的樣 品都可以使用�？梢杂貌┪镳^保存的及植物標本室中的標本進行工作促進了分子數(shù)據(jù) 在各種分類研究中的應用。這些技術在古代標本上的應用也是令人興奮的。在佛羅里 達泥炭沼中保存了7000年的腦DNA中發(fā)現(xiàn)其含有一個在現(xiàn)存土蓍美洲人中不存在的新 型mtDNA。

種群生物學

　　序列的快速擴增使在DNA序列水平上進行大量的種群研究成為可能。單鏈擴增對 幾十或十百個個體進行快速測序而不經(jīng)過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)，可用更方便而簡單的分析方法，如用等位基因寡聚核苷酸探 針（見16章）來獲得等位基因的序列數(shù)據(jù)。

　　對博物館標本進行測序的工作使對過時的基因序列的研究變得更容易了。Thomas 及助手通過保存標本的皮膚mtDNA擴增研究了70年內(nèi)的一系列嚙齒動物類群。直至今 日用現(xiàn)代分子技術分析在如此長的一段時間基因序列的變異才成為可能。

生態(tài)及海洋生物學

　　對分析來說，傳統(tǒng)分子技術所需的組織樣品用量相對較多。尤其是許多無脊椎動 物，它們對于進行分子檢測所用的一般操作方法來講太小。因此，對于小生物、共生 生物或那些在培養(yǎng)基中不易生長的生物個體的直接分析是困難。聚合酶鏈反應有和來 擴大能進行分子檢測的生物范圍�，F(xiàn)在可以直接研究象原生物和藻類等單細胞生物自 然種群的基因結構。此方法在生物的分布及數(shù)量分析中會有廣泛的應用，尤其是用于 海洋環(huán)境中的生物。最后，聚合酶鏈反應的敏感性使其可以檢出及鑒定少量的單細胞 生物、共生生物及寄生生物，既使樣品是來自后二者宿主的DNA混合物中也可檢出。

無損傷樣品檢驗

　　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 及生態(tài)學研究中的應用，在這些領域中必須把對象所受的干擾減到最低。從諸如單根 頭發(fā)等法醫(yī)學樣品中擴增序列為行為科學家及保留生物學家提供了一個新機會。無損 傷樣品檢驗也使收集用于研究的危險生物的樣品變得容易。

分子研究和生物體研究的協(xié)同

　　通過分子分析所開辟的物種研究新領域，我們希望在分子生物學家及種群生物學 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)的結構及作用。通常不在實驗室里進行的，對適應獨特環(huán)境的生物體的分子 研究可能會揭示獨物的分子適應性變化。相反，對遺傳變異體的分子結構的了解也有 助于我們了解生物體是如何進化的。