【摘要】：鳥類是四足類動物中最豐富的一類脊椎動物,鳥類快速演化形成了超過10,000個不同物種,但產(chǎn)生這些鳥類生物多樣性的機制仍不清楚。鳥類的基因組資料為定量研究基因組進化提供了重要的依據(jù)。一方面,基于47種鳥類的全基因組核苷酸序列數(shù)據(jù),驗證了已建立的鳥類基因組核苷酸頻率的進化方程,研究了核苷酸頻率的演化機制和規(guī)律。通過對鳥類的基因組數(shù)據(jù)進行擬合,確定了進化慣性參數(shù)、耗散參數(shù)和環(huán)境參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,對每種堿基的進化速率進行了估計,并推導(dǎo)出了鳥類整個基因組長度的演化規(guī)律。我們發(fā)現(xiàn),鳥類基因組的增長和信息在短時間內(nèi)迅速積累起來�；蚪M迅速擴展后,基因組的核苷酸頻率達到相對穩(wěn)定的值,這與所謂的“進化停滯”相對應(yīng)。另一方面,驗證了鳥類基因組的量子進化方程,從基因組突變出發(fā)研究了新鳥產(chǎn)生的統(tǒng)計學(xué)規(guī)律。通過計算新生鳥類的量子躍遷幾率,構(gòu)造出能夠反映鳥類進化過程的鳥類量子進化樹,從量子角度研究了鳥類的起源與進化。從中發(fā)現(xiàn):(1)新種產(chǎn)生是隨機事件,遵循統(tǒng)計學(xué)規(guī)律;(2)鳥類性成熟時間在進化中具有重要的物種特征性;(3)量子躍遷幾率的相近程度可以用來判定鳥類的親緣關(guān)系。本文的研究結(jié)果為了解新生鳥類在后白堊紀(jì)時期的快速產(chǎn)生的規(guī)律提供了一條新的線索,獲得了關(guān)于鳥類進化更全面的圖景。本文提出的方法為鳥類和其他物種的進化問題定量研究提供了一種普遍的方法。
【圖文】：

(c) (d)圖 3.1 當(dāng) f/c 分別為 0.0005(a)、0.0017(b)、0.0025(c)和 0.0050(d)時 N(紅色)和 xi(AT-藍色，GC-綠色)的演化曲線。τ=0 表示當(dāng)前時間。Fig.3.1 The evolutionary curves of N (in red) and xi(AT in blue, GC in green) with τ when f/c is 0.0005 (a),0.0017 (b), 0.0025 (c) and 0.0050 (d) respectively. τ=0 means present time.方程(3.1.7)中唯一未定參數(shù)是 f/c, 在解方程中我們發(fā)現(xiàn)：f/c 在 0.0017 鄰近是最佳選擇；f/c 太小則 N 達極大后下降過快，f/c 太大則曲線上升達到極大的時間 太小，因而定出的進化慣性 c 太大 如圖 3.1 所示，為圖 3.1 所用的參數(shù)及其解出的參數(shù)(α，β，f/c 為輸入；f，c， 為解；dxA/T/dτ，dxC/G/dτ 為和 k1=0.25，k2=0.24 相應(yīng)的初條件值) 表 3.1 圖 3.1 中使用或推斷的參數(shù)的值Table.3.1 The values of the parameters used or deduced in figure 3.1圖號 α β(×10-9) f/c f(yr) c(yr) △τdxA/T/dτ(τ=0)dxC/G/dτ(τ=0)1(a) 0.18 1.0435 0.0005 0.23 452 8850 850 800

圖 3.2 12 種鳥類 N 的頻數(shù)隨 τ 的進化曲線Fig.3.2 The evolutionary curve of frequency N with τ for 12 birds注：圖 3.2 是橫坐標(biāo)范圍為[0,53500]的 N-τ 圖，τ = 0 和 τ = 3500 分別相當(dāng)于初始時間和現(xiàn)在時間；從上到下的 12 條曲線對應(yīng)于表 3.2 中 1 到 12 號鳥Note: Figure 3.2 is N-τ graph with the abscissa range [0,53500]. τ = 0 and τ =3500 correspond to the initial andpresent time respectively. The 12 curves from top to bottom correspond to birds of No 1 to No.12 given in table3.2.鳥類基因組的 N 在 3500的時間段內(nèi)隨時間 τ 快速增加，信息迅速積累 在基因組初始擴張達到現(xiàn)時值之后，核苷酸頻數(shù)就基本保持不變 這解釋了鳥類進化中普遍存在的進化停滯現(xiàn)象 如圖 3.2 所示，理論還預(yù)言了從現(xiàn)時 ＝ 3500到很久之后的 ＝ 53500這段時間(約為初始 ＝ 0到現(xiàn)時 ＝ 3500的 15 倍)內(nèi)，，鳥類的核苷酸總數(shù) N 會有所下降，部分鳥的 N 下降可達 5%(75 10) 這個下降率很低，和現(xiàn)有觀察資料不矛盾 3.4.2 參數(shù)的選擇問題方程中環(huán)境參數(shù) β 由(3.2.2)確定
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q951

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本文編號：2616891