主题：【求助】分子生物学鉴定物种分离时间及物种原产地原理何在？ -- 胡一刀
家园 【求助】分子生物学鉴定物种分离时间及物种原产地原理何在？ 以前听到方舟子、橡树村等人都提过根据“分子生物学”最新结论，
人类起源大概在250万年左右，人类从非洲走出（分两次）等等
该方法的原理我一直是参照物理学上的s=v*t的模式来理解的：
我们知道了某段基因（或者蛋白质序列？）上核苷酸（或者其他什么的？）的变异速度v，
比较两个人种该基因上核苷酸的差异s，从而得到了分离的时间，
这种理解对么？
这就有几个问题一直困扰着我：
1 这个变异速度v是如何校定的？分子生物学如何精确测定这个v？
基因测序不过是进几十年的事，几十万年前的基因我们是拿不到的，
我们如何知道这个v呢？
如果参照古生物学的年代，以此为t，比较人类和老鼠的差异s，
根据v=s/t来得到v
可古生物学的年代动辄是几千万年差出去几百万年，误差率超过10%（？）
可一说起人类从非洲走出来，也不过是十几万年前的事
搞得象能精确到0.1%的样子
似乎不应该用这个办法呀？
拿细菌、果蝇的来测的吗？这和哺乳动物的差异会不会比较大？
拿白老鼠测的吗？感觉时间还是太短呀
2 差异s的确定
变异是不定向的，数出来碱基对的差别会不会因为这种重复的变异而造成s的误差
比如AB两个物种，原来都是1234，N万年过去了A变成了1n34
又N万年过去了B也变成了1n34，这时候看上去没变，可其实2N万年已经过去了？
这个问题应该不是太大，毕竟这是个小概率事件，多找几个基因段试试，平均一下就好了
3 比碱基对差异好说，数就是了，可怎么就能根据这来说明人类从哪里起源呢？
比如欧亚非人民大家共同的那个祖先，难道大家到这个祖先的年代不是一样长，
遗传代数也基本差不多（四海之内皆兄弟，平辈论交，称兄道弟
），比较当今欧洲人和非洲人、非洲人和亚洲人、亚洲人和欧洲人的碱基对差异是
可以做到的，可比较当今非洲人和老祖宗碱基对差别是做不到的
就算非洲黑兄弟们继承了老祖宗的老根据地，那也不会从此碱基对就不变了呀
为什么数数碱基对差异就敢断言老祖宗是从谁那地儿走出来的呢？
有明白人给解释一下，要嫌敲字麻烦能给出链接也行，这问题困扰我好久了
家园 抱歉，回复晚了 首先回答一下鉴定物种分别时间的问题。
你的关于时间和变异速度之间关系的理解，我认为是正确的。
有关变异速度的确定，目前还是依靠基因。但是并不局限于编码蛋白的基因，也包括这些基因的非蛋白编码学列和非翻译的操控序列，以及编码DNA或者 RNA 功能序列的广义基因。有一个概念就是，不同的基因，它的DNA编码改变的速度是不一样的；同一基因内部，编码蛋白质的部分和非编码序列的速度，也是不一样的；即使在非编码序列，具有功能的序列跟非功能序列的改变速度，也是不一样的。而这些不同的速度，就是对应于不同的时间尺度的生物进化时钟。
举例来说，最保守的是编码合成蛋白质的核糖体的蛋白序列以及转录复合体中的蛋白，任何一个碱基的变化时间单位是百万年；其次是非核心的功能蛋白，其中任何一个碱基的改变时间是几十万年；再次是核心蛋白的非编码序列（具有功能的），这些是几千年到几万年的样子；再往下是普通蛋白的非编码序列（没有功能的）时间要看物种的代时而定，从几十到几百年不等；最后是所有非功能序列的自主变异时间，这个对于任何一个物种来说是几乎恒定不变的。不过要按照代时算。
计算物种的分离时间，要套用各种不同时间尺度来算一下。然后取其中看起来最符合逻辑，最可信的那个来进行下一步。其中最重要的一点，就是必须取对等的序列来比较。然后采取多个，或者多组，甚至是全基因组层次上的对等序列，进行比较，然后平均得到差异值。
人类跟黑猩猩的物种差异，在基因组序列上，总体来说大约是4%的样子。但是在对等的序列上，这个数字是1.25%.对应各种尺度，换算出来大约是600万年左右的样子。
2 差异的确定的确是靠平均来得到的。
3 关于人类的迁移路线，是按照下面这个原理来进行索源的。
就是共有的变化一定产生在独特的变化之前。如果某个地区具有某个变化（基因复制，剔除，变异等等）是这个地区所独有的，那么这个地区的人具有更多的亲缘关系，换句话说，这个地区的人共同拥有一个更近的祖先。
举例来说，所有的山东人种都具有ABCD基因特性，A是蒙古人种独有，B这个基因特性为东亚独有，C是中亚跟东亚共有的，D是除了西非之外的人类共有的。
那么我们可以很清楚的得出一个结论，具有A特性的，是从B族中分离出来的；而B特性是从C中分离出来的；而C来自D。而对于人类，推导出来，就是具有D的人类从非洲出发，然后到了亚洲产生C，继续前进，到了东亚产生B，到了山东产生了A.
可以作为特性的很多，包括单眼皮，双眼皮，脚趾的形状，血型，对于某种味道的敏感度，等等，归根结底，都是基因变化所引起的。
家园 回答一下 1. v的计算
这个问题不仅困扰你，也还在困扰所有的科学家。最简单的估计v的方法是把兄弟俩的Y染色体拿出来，看有多少不同碱基对，再通过一个简单的公式得到单个碱基在一代间发生异变的概率。从这个方法衍生出许多不同的计算方法，比如考虑AT和CG的不同，考虑基因和junk DNA的不同，以及考虑整个家族树等等。但是在用v来推算年代时有个问题是v并不是常量，所以又出来一些校正模型。总之这个东西大家还在吵来吵去，也是有些人质疑起源学说的论据之一。
2. s的确定
这个问题也很重要，涉及到碱基变异的相关性问题。如果不同碱基的变异概率是相同的而且是独立的，那么你说的情况的确是小概率事件。但这是不是事实呢？至少有些不是。也就是说，DNA里有一些碱基位特别容易变异，这个跟DNA fragmentation和genome rearrangement等等有关。怎么来校正它的影响也是个研究课题。另外，生物进化的自然选择决定了一些重要的DNA区域多样性显著降低。在这种情况下，一个解决方法是只观察那些在junk DNA (就是有它没它无所谓的DNA)里的碱基，从那里观察到的变异相对准确地反映实际变异速度。可是，新的问题出来了：近些年来人们又发现很多之前以为是"junk DNA"的地方实际上对基因表达是很重要的。总而言之，这个事情也是吵来吵去的。
3. 推导起源的问题
推导起源，并不是通过比较现代人和老祖宗的碱基对，因为老祖宗的碱基数据根本没有。这个推导分成两步，首先是找出一些标志性的DNA位点，每个位点对应一定的年代，凡是在那个位点上具备相同碱基的人在相应年代拥有相同的祖先。这些位点可以通过结合观测到的SNP和假设的变异模型来得出；然后通过大量的采样人群，根据位点重建进化树。现在的结论是，亚欧人的共同祖宗是非洲人共同祖宗的后代，体现在非洲人的DNA具有更高的多样性。
- 复 回答一下
家园 物种存续年代越长，DNA是越多还是越少？ 亚欧人的共同祖宗是非洲人共同祖宗的后代，体现在非洲人的DNA具有更高的多样性。这个不大好理解。家园 是这样的 DNA只是碱基对的序列，并不是说物种存在时间越长这个序列的就越长，里面的基因就越多。
而“多样化”，指的不是序列的长度而是变异程度。因为现代欧亚人都是从非洲出来的原始人群进化而来的，所以欧亚人群的分化时间必然要比非洲本土人群的分化时间要晚，起源也比较集中，所以DNA变异就比较少——比如说，非洲存在A、B、C……Z人群，彼此都存在DNA差异，其中A、B、G人群走出非洲，成为欧亚人的祖先。因为欧亚人都是从三个群体进化而来，所以DNA的多样性就被这三个人群限定了；而非洲，则有DEFG……Z等23个人群，DNA多样化显然就显著。
家园 年代越久多样性越高 举个例子。毛太祖传了三四代，现在的子孙眉眼中还有些太祖遗传下来的特征；而孔子传了上百代，随便找两个孔氏后裔应该就没有什么显著的共同点了。这个就是年代越久多样性越高。当然在人类起源的问题上，脸部特征是没用的，必须用DNA特征。
事实上光靠多样性只能证明非洲人的共同祖宗比亚欧人的共同祖宗更早，而不能证明两者间的遗传关系。这个我在前面的帖子里是偷懒了。在之前的研究中，两者间的遗传关系是通过共同位点来证明的。
家园 在Bioinfo里面有一个分支叫 phylogenetic analysis／tree或者evolution tree。算法嘛就是Graph／Tree那一系的，但是做基准的距离是一般是基于DNA/RNA或者Protein的sequence的，想来这就是分子生物学的最新结果。可以wiki一下phylogenetic tree／computational phylogenetics。今年6月19，324期的S上有篇讲算法的，想来应该intro里或者discussion里有些reference讲strategy吧。好像有河友用这个方面的数据，不妨请教一下他。
好奇的说，胡一把和胡一刀是一家儿的吗？
BTW，刚刚找那篇phylo文章的时候，发现牛人又在C上刚发了篇Review，这个有20多篇N.S.C.，还不算分刊的，够不够院士的格啊。
家园 请问您说的那位phylo牛人是谁 查了一下，没查到。
家园 不是做phylo的 俺当时吃饱没事儿随手翻翻S看到phylo的文章，无意中看了后一篇，说的是那个NIU人
家园 感谢兄台 不知是否麻烦给推荐
几篇科普点儿的文章，中文最好，英文也行
实在不行再上专业论文，兄弟英文实在有限
您说得这些缩写，俺都不知道是啥
查论文更是丢了N年了
wiki我会去看，看得有进展了再咨询，谢谢
- 复 感谢兄台
家园 我觉得比较重要的一些paper 节省时间的话，最后4篇review可以重点看。
这方面科普文章ms很少，记者写的相关报道又大多有误
Kimura, M. 1968. Evolutionary rate at the molecular level. Nature 217:624–626.
Li, W. H. and Tanimura, M. 1987. The molecular clock runs more slowly in man than in apes and monkeys. Nature 326:93–96.
Cooper, A. and Penny, D. 1997. Mass survival of birds across the Cretaceous-Tertiary boundary: molecular evidence. Science 275:1109–1113.
Cooper, A. and Fortey, R. 1998. Evolutionary explosions and the phylogenetic fuse. Trends Ecol. Evol. 13:151–156.
Morgan, G. J. 1998. Emile Zuckerkandl, Linus Pauling, and the molecular evolutionary clock. J. Hist. Biol. 31:155–178.
Smith, A. B. and Peterson, K. J. 2002. Dating the time of origin of major clades: molecular clocks and the fossil record. Ann. Rev. Earth Planet. Sci. 30:65–88.
Bromham, L. and Penny, D. 2003. The modern molecular clock. Nat. Rev. Genet. 4:216–224.
Hasegawa, M., Thorne, J. L., and Kishino, H. 2003. Time scale of eutherian evolution estimated without assuming a constant rate of molecular evolution. Genes Genet. Syst. 78:267–283.
Kumar, S. 2005. Molecular clocks: four decades of evolution. Nat. Rev. Genet. 6:654–662.
- 复 感谢兄台
家园 似乎只有NSC是缩写的 N：Nature
S：Science
C：Cell
别的都不是缩写。俺不是做这个的，不知道有关phylogenetic analysis／tree的科普文章，但是任何一门introduction to bioinformatics都有这一部分内容。这东西发展挺快，从wiki上看，算法比俺学的要多了一块儿。而且这东西工业界有人用，记得俺当时找工作那会儿，有个大公司的职位就是做这个的。