原生生物与其他微生物的亲缘识别:遗传、进化、行为与健康

Kin Recognition in Protists and Other Microbes: Genetics, Evolution, Behavior and Health

作者:Guillermo Paz-y-Miño-CAvelina Espinosa

出版:Cambridge Scholars Publishing

索书号:Q933/P348/2018/Y

ISBN: 978-1-5275-0764-7

藏书地点:武大外教中心

 

自从达尔文在《物种起源》中思索社会性昆虫不育工蚁的进化难题以来,亲缘选择理论便成为解释利他行为与合作进化的重要框架。他提出的选择可能作用于家庭这一洞见,历经费希尔、霍尔丹、汉密尔顿和梅纳德-史密斯等科学家的精雕细琢,最终形成了以遗传关联度(r)、收益(b)和成本(c)为核心的汉密尔顿法则(rb > c),为理解自然界中广泛存在的亲缘利他行为提供了坚实的数学基础。然而,这一理论框架及其机制研究长期以来主要建立在多细胞真核生物(特别是动植物)的研究之上,而生命世界的另一半——微生物——却长期被忽视。

《原生生物与其他微生物的亲缘识别:遗传、进化、行为与健康》一书,由Guillermo Paz-y-Miño-CAvelina Espinosa合著,2018年由Cambridge Scholars Publishing出版,正是为了填补这一巨大空白而作的开拓性著作。该书首次系统、全面地从历史、遗传、进化、行为及健康等多个维度,深入探讨了单细胞真核生物(原生生物)及其他微生物(包括细菌和古菌)中的类群、克隆与亲缘识别/歧视现象,将这一前沿领域的研究推向了一个新的深度和广度。

本书作者Paz-y-Miño-CEspinosa教授都是该领域的资深研究者。根据剑桥学者出版社的官方信息,Guillermo Paz-y-Miño-C是新英格兰大学(University of New England)生物科学系的教授,专注于进化生物学领域的研究。Avelina Espinosa是罗杰威廉姆斯大学(Roger Williams University)的生物学教授,其研究方向为分子进化生物学,特别关注原生生物的进化与发病机制。他们共同撰写的这部作品,不仅体现了深厚的学术造诣,也展现了将复杂科学问题清晰呈现的卓越能力。全书结构精巧,共分九章,另附两个附录和作者简介,内容由浅入深,从宏观概述逐步过渡到微观机制和具体案例研究,即适合按顺序通读,也方便读者根据需要单独查阅特定章节。

开篇第一章对亲缘识别领域进行了精彩的综述,并重点介绍了原生生物模型如何为该领域注入新的活力。作者清晰地梳理了自上世纪60年代以来该领域的理论发展脉络,同时也坦诚地指出,由于所研究生物(主要是动植物)生命史的巨大多样性和复杂性,亲缘识别领域在定义和机制上至今缺乏共识。而引入微生物模型,特别是原生生物,为解决这些争议提供了前所未有的机遇,因为它们遗传背景清晰、世代时间短、易于在受控条件下进行实验操作,是研究识别机制遗传基础的理想体系。第二章则深入探讨了亲缘识别的遗传学基础,从多细胞生物延伸到单细胞世界。作者详细讨论了汉密尔顿的识别等位基因假说和道金斯的绿胡须效应,并分析了其优缺点。本章重点介绍了社会性阿米巴、酵母和细菌中存在的绿胡须基因多态性,这些基因能够使携带者产生一种可识别的表型标记(cue),并促使它们与其他携带相同标记的个体进行合作,为亲缘选择在微生物中的运作提供了直接的分子证据。

随后的章节则进入了更加具体和深入的行为学与机制探索。第三章提出了一个极具启发性的问题:原生生物能否在社会性中学习表型线索,并利用这些解码的信息来适应性调整其行为?这一章将学习与认知的概念引入了单细胞生物的研究,挑战了传统的认知边界。第四章则以内阿米巴属(Entamoeba)为模型,详细介绍了其克隆识别实验,包括形态计量学、聚集行为和细胞信号表征等多个方面,为理解原生生物如何通过化学信号进行交流提供了详实的实验数据。第五章原核生物的故事是全书篇幅最长的章节之一,它广泛回顾了细菌和古菌中的亲缘识别现象,从绿胡须基因到各种细胞信号交换机制,从蓝细菌到土壤细菌,全面展示了原核生物在解决识别合作问题上的多样化策略。

本书的后半部分则将理论与人类健康和宏观生态联系起来。第六章深刻探讨了原生生物的克隆性、亲缘关系与其致病性的关联。作者以溶组织内阿米巴、疟原虫和锥虫等重要病原体为例,详细分析了遗传亲缘关系如何影响其毒力、传播和免疫逃避策略。同样,也讨论了细菌如大肠杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和弧菌等生物膜形成中的亲缘合作与作弊行为,为了解病原体的社会性生活及其防控提供了全新视角。第七章微生物物地理学:亲缘关系与社会/空间结构将研究尺度从微观提升到宏观,探讨了亲缘关系如何影响微生物在局部、区域甚至大陆尺度上的空间分布和社会结构,揭示了微小的细胞如何塑造宏观的生态格局。第八章则进一步升华,探讨了从单细胞到多细胞的演化历程,重点分析了原生生物和其他微生物的细胞聚集、合作、社会性以及避免作弊的行为,这些研究为了解多细胞性的起源与进化提供了关键线索。

全书最后以结论与未来方向作结,展望了微生物亲缘识别领域的发展趋势和研究重点。本书包含了超过120幅插图和200多个子图,并配有对话框来突出核心信息或辅助解读统计数据,极大地增强了可读性和教学价值。它不仅适合学术界的研究人员(微生物遗传学、进化生物学、原生生物学、动物行为学、综合生物学、微生物生态学和健康领域),也非常适合博士后、研究生和高年级本科生阅读。科学作家和大学教育者也会发现此书信息量巨大,可作为重要的教学参考资源。

总而言之,《原生生物与其他微生物的亲缘识别》是一部具有里程碑意义的著作。它成功地将一个经典的行为进化理论框架扩展到了微生物世界,并以其详实的数据、严谨的分析和广阔的视角,极大地丰富和深化了我们对亲缘识别、合作进化以及生命社会性的理解。该书语言清晰,论证有力,图表丰富,是任何对进化生物学、微生物学和行为生态学感兴趣的读者不可或缺的权威参考书,必将推动该领域在未来取得更多突破性进展。

 

本书目录:

致谢

前言

第一章 缘识别:综述与原生生物模型的兴起

第二章 缘识别的遗传学:从多细胞到单细胞

第三章 生生物能否学习表型线索来区分亲缘?

第四章 阿米巴克隆识别实验:形态计量学、聚集行为和细胞信号表征
第五章 生物的故事
第六章 原生生物的克隆性、亲缘关系与致病性
第七章 微生物地理学:亲缘关系与社会/空间结构
第八章 细胞聚集:从单细胞到多细胞
第九章 结论与未来方向

关于作者

 

 

邹娟 武大生科院 博士研究生