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袁志发 著

图书标签:

• 群体遗传学
• 进化生物学
• 熵
• 生物统计学
• 遗传变异
• 自然选择
• 分子进化
• 基因组学
• 复杂性科学
• 生物信息学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030299376

版次：1

商品编码：11882511

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-02-01

用纸：胶版纸

页数：346

字数：436000

正文语种：中文

内容简介

　　基因替换与群体内的遗传多样性，是生物进化中同一现象的两个方面。《群体遗传学、进化与熵》在论证熵作为多样性测度及其遗传学内涵的基础上，运用熵信息原理讲述了群体平衡、非随机交配群体、系统性过程、随机遗传漂变和分子进化中的熵变规律，探讨了生物进化与熵的关系。
　　《群体遗传学、进化与熵》可供遗传学工作者、应用数学工作者及相关专业的研究生参考。

内页插图

目录

前言

第1章 生物进化与群体遗传学
1．1 地球生命进化史
1．1．1 生命进化史的阶段性
1．1．2 生物进化中的物种概念和进化图谱
1．1．3 生物进化的复杂性
1．2 生物进化学说的产生
1．2．1 生物进化思想的形成和发展
1．2．2 先驱者们的生物进化学说
1．2．3 达尔文的生物进化论
1．2．4 达尔文生物进化论的意义
1．3 对达尔文进化论的修正
1．3．1 经典遗传学的建立和发展
1．3．2 数理统计学的建立和发展
1．3．3 从经典遗传学到分子遗传学
1．3．4 对达尔文进化论的两次修正
1．3．5 分子进化中性论
1．4 群体遗传学
1．4．1 孟德尔群体及其数量表示
1．4．2 影响生物进化的主要因素及其熵变规律
1．4．3 遗传多态性
1．4．4 群体中亲属关系的研究
1．4．5 重建系统树的研究

第2章 群体平衡与熵
2．1 一对等位基因群体
2．1．1 群体的遗传结构
2．1．2 哈迪一温伯格定律
2．1．3 平衡群体的Shannon信息熵最大
2．1．4 平衡群体中的亲属关系
2．1．5 平衡的建立
2．1．6 平衡群体的性质
2．1．7平衡的意义
2．2 复等位基因群体
2．2．1 复等位基因群体的遗传结构及其平衡
2．2．2 平衡群体的Shannon信息熵最大
2．2．3 平衡群体的性质
2．2．4 平衡群体中的亲属关系
2．2．5 随机样本资料分析
2．2．6 建立亲属间联合分布的ITO方法
2．3 两对基因群体
2．3．1 基因型频率、配子频率与基因频率
2．3．2 平衡群体
2．3．3 平衡的建立（独立遗传）
2．3．4 连锁时的平衡
2．3．5 两对基因平衡群体的信息分析
2．3．6 群体的纯合度J与杂合度H
2．3．7K对基因群体
2．3．8基因频率与配子频率的最大似然估计
2．4 性连锁基因等群体
2．4．1 性连锁群体
2．4．2 同源多倍体群体
2．4．3 自交不育群体
2．5 小结

第3章 非随机交配群体与熵
3．1 遗传型同型交配群体
3．1．1 遗传型同型交配对-对等位基因群体的影响
3．1．2 遗传同型交配对多对基因群体的影响
3．1．3 遗传同型交配对同源四倍体群体的影响
3．2 同胞交配群体
3．3 近亲繁殖的平衡群体
3．3．1 近亲繁殖的Wright平衡
3．3．2 平衡群体的一般定理
3．4 回交群体
3．4．1 从Aa开始用AA逐代回交
3．4．2 从AaBb开始用AABB逐代回交
3．4．3 利用回交排除不良基因
3．4．4 回交对多对基因群体的影响
3．5 表型选型交配与遗传非同型交配群体
3．5．1 表型同型交配
3．5．2 表型非同型交配和遗传非同型交配
3．5．3 不完全的表型非同型交配的群体
3．6 交配系统与群体（第3章小结）

第4章 系统性过程与熵
4．1 基因突变、迁移与熵
4．1．1 基因突变与熵
4．1．2 迁移
4．2 自然选择及其数学模型
4．2．1 自然选择是达尔文进化论的核心
4．2．2 单位点选择的一般模型及其分析
4．2．3 遗传负荷
4．2．4 遗传死亡
4．2．5 自然选择的代价-替换负荷
4．3 针对不利基因a或A的选择
4．3．1 适应度的显性度
4．3．2 针对不利基因a的选择
4．3．3 针对不利基因A的选择
4．4 针对杂合子的单位点选择
4．4．1 有利于杂合子的选择
4．4．2 不利于杂合子的选择
4．4．3 依频选择
4．4．4 环境异质性选择
4．5 系统性因素综合作用下的平衡
4．5．1 突变-选择平衡
4．5．2 选择-迁移平衡
4．6 系统性过程与熵（第4章小结）
4．6．1 现代综合论对达尔文进化论的贡献
4．6．2 现代综合论的自然选择观
4．6．3 系统性过程与熵

第5章 有限群体中的随机遗传漂变与熵
5．1 随机遗传漂变的Wright模型
5．1．1 离散过程是一个基因抽样过程
5．1．2 离散过程是一个近交过程
5．1．3 普遍小群体（无系统因素）的随机遗传漂变
5．1．4 最低限度近交
5．2 随机遗传漂变的马尔可夫过程分析
5．2．1 Wright模型的马尔可夫过程分析
5．2．2 马尔可夫过程的近似扩散方程
5．2．3 Wright模型及其扩广的Kolmogorov后顾方程
5．2．4 群体内的基因替换
5．3 维持自然群体遗传多态性的两种假说
5．3．1 自然群体中遗传多态性的普遍性
5．3．2 自然选择学说
5．3．3 扣性突变一随机漂变假说
5．4 物种与群体的遗传变异
5．4．1 物种与物种形成
5．4．2 群体的遗传变异
5．4．3 分类学与系统学
5．5 随机遗传漂变与熵（第5章小结）
5．5．1 Wright随机漂变模型的熵性质
5．5．2 马尔可夫过程分析
5．5．3 扩散近似法分析
5．5．4 关于自然选择学说与分子进化中性论之争的熵解释

第6章 分子进化与熵
6．1 DNA与基因
6．1．1 核酸
6．1．2 基因
6．1．3 遗传密码
6．1．4 基因组
6．1．5 氨基酸与蛋白质结构
6．1．6 DNA序列的突变
6．2 分子系统学与分子进化机制
6．2．1 分子系统学梗概
6．2．2 分子进化的形式与机制
6．3 氨基酸序列的进化
6．3．1 p距离及其校正距离dpc
6．3．2 Γ距离dG及其特例
6．3．3 氨基酸进化距离的选择模型
6．4 DNA序列的进化
6．4．1 两个序列问的核苷酸差异
6．4．2 核苷酸替代的数学模型及其分析
6．4．3 Γ距离
6．4．4 不同进化距离的比较
6．4．5 关于DNA进化距离的进一步分析
6．4．6 关于新相对熵距离
6．5 分子进化与熵（第6章小结）
6．6 结束语
参考文献

前言/序言

　　20世纪20年代末和30年代初，著名的遗传学者和进化论学者Fisher、Haldane、Wright、Dobzhansky等共同努力，把基因论和生物统计结合起来，对达尔文主义进行了第二次修正，形成了以自然选择学说为核心的现代综合论，奠定了群体遗传学的理论体系基础，著名华裔学者李景钧的名著《群体遗传学》，总结了此前有关群体遗传学的研究成果，标志着经典群体遗传学理论体系的系统化和完善化（Li，1955）。然而，生物进化是复杂的。Kimura（1968）等提出了分子进化中性论，承认自然选择在表型进化中的作用，但否认自然选择在分子进化中的作用，认为分子进化是由中性或近中性的突变的随机固定造成的，这种大相径庭的认识，是生物进化论历史上的又一次大争论。
　　爱因斯坦（Einstein）认为“熵理论对于整个科学来说是*一法则”；玻尔兹曼（Boltzmann）认为“生物生存是为了熵而斗争”；薛定谔（Schrodinger）认为“生物赖负熵为生”；普里高津（Prigogine）认为“生物学与理论物理之间存在着巨大的鸿沟”。这些著名物理学家关于生物进化的论述都与熵有关。熵是克劳斯（Clausins）研究热力学第二定律时提出的，玻尔兹曼引入了微观粒子熵，而香农（Shannon）又提出了信息熵。作者认为：“生物进化是生物为适应环境压力而保持或变为新的多样性的过程”，“生物进化的方向是遗传多样性增加的方向。”本书对熵与遗传多样性、熵与生物进化、理论物理与生物进化等问题提出了一些研究结果和看法。
　　本人在群体遗传学、数量遗传学等多年的学习和研究中，得到了马育华教授、吴仲贤教授、赵洪璋院士、庄巧生院士、邱怀教授等老前辈的关怀与鼓励，他们的著作是我30多年来百学不厌的经典，是他们让我走上了数学与农业科学相结合的道路。
　　在几十年的学习和研究中，周静芋教授是我最尊敬的合作者，解小莉硕士、杜俊莉硕士、马国际硕士、张银霞硕士、沈娟硕士、宋世德副教授、张宏礼教授、刘建军副教授曾作为我的学生从事应用数学中有关群体遗传学与熵的研究，孙世铎博士、汪小龙博士、陈玉林博士、郭满才博士、雷雪芹博士、郑会玲博士、张恩平博士、张文举硕士等曾作为我的学生从事动物遗传育种与繁殖的研究，宋九洲博士现在在美国的马里兰大学从事分子生物学研究。

好的，这是一份关于名为《群体遗传学、进化与熵》的图书的详细简介，其中不包含该书的实际内容，而是聚焦于该领域相关的、但未在该书中具体阐述的交叉主题。 --- 图书名称：群体遗传学、进化与熵 书籍简介 本书旨在探讨生命系统深层的组织原理，侧重于信息、随机性与结构形成之间的复杂互动。虽然书名指向了生物学核心领域，但本书的视角超越了传统的遗传学范畴，深入考察了热力学第二定律如何从微观层面渗透到宏观的生物演化过程中，以及信息论工具在解析生命复杂性时所扮演的角色。 本书着重于建立跨学科的对话框架，连接了看似不相关的概念：物理学中的熵增原理、信息论中的不确定性量化，以及生物学中的群体适应性动态。我们将探讨生命系统如何在开放的、持续耗散能量的环境中，既遵守物理学基本定律，又能在局部实现高度的组织和功能性，这本身就是对“熵”这一概念在生命系统中应用的深刻反思。 第一部分：信息、随机性与复杂性的起源 在本书的开篇，我们将构建一个理解生命系统动态的基础模型，这个模型不完全依赖于基因序列的细节，而是着眼于信息的流动与转换。我们关注统计力学如何描述大量粒子（或基因等位基因）集合的行为，以及玻尔兹曼的熵概念（微观状态的数量）如何与宏观可观察的表型变异相关联。 我们将深入分析随机过程理论在描述群体内遗传漂变时的应用。漂变作为一种无方向性的随机力量，其作用机制与物理系统中粒子布朗运动的数学描述有惊人的相似之处。书中将详述如何利用马尔可夫链模型来追踪特定等位基因在有限群体中的频率变化，并着重讨论有效群体大小（Ne）的概念如何反映了系统对随机扰动的敏感程度。这种敏感性，在信息论中可以被视为系统状态空间中的“噪声”水平，直接影响了选择的效率与方向性。 此外，信息论的工具，如香农熵，被用来量化群体内遗传多样性的不确定性。我们探讨当群体面临环境压力时，信息熵如何随时间演化——是迅速下降（朝向适应性均一化），还是通过引入新突变（信息输入）来维持或增加复杂性。这里，重点在于区分由遗传漂变导致的“无序”信息损失与由自然选择驱动的“有序”信息捕获过程。 第二部分：结构耗散与自组织现象的物理基础 本书的中间部分将焦点从微观的等位基因频率转移到宏观的形态发生（Morphogenesis）和生态系统结构。我们将考察耗散结构理论，特别是普里高津（Prigogine）的工作，如何为理解生命体的非平衡态特性提供理论框架。生命体作为一个开放的、远离热力学平衡的系统，其维持自身结构所需的持续能量输入和代谢活动，本质上是一种高效的熵流管理机制。 我们深入研究临界现象在生物学中的类比。例如，种群密度依赖的转向（如从稳定到混沌的行为）是否可以被视为一个相变过程？我们通过考察生态网络中的连接模式和信息传递效率，来阐释系统在何种参数下会“自发地”形成复杂的、具有鲁棒性的结构，而这种结构的形成，尽管增加了局部信息密度，但其维持代价却是以更高的全局能量耗散为代价的。 这里强调的是代谢网络的优化问题。一个高效的代谢网络如何平衡对环境信息的快速响应能力（低延迟，可能对应于低信息冗余）与抵御随机扰动的能力（高冗余，对应于高信息熵的保护层）。这种内在的权衡，被视为生命体在熵增宇宙中争取生存空间的物理体现。 第三部分：进化的方向性与时间尺度下的信息积累 在本书的最后部分，我们将讨论进化过程的时间箭头。经典的热力学倾向于无序，然而生物进化却表现出积累和复杂化的倾向。本书通过引入“有效信息容量”的概念来调和这一矛盾。 我们分析Fisher信息矩阵在衡量选择梯度下的信息捕获效率方面的作用，并将其与热力学中的信息效率进行比较。进化并非简单的局部优化，而是在不断探索巨大的、高维的适应度景观。这种探索过程，可以被看作是系统不断地将环境中的“负熵”（或称有效能量流）转化为自身结构和功能的“信息编码”的过程。 最后，本书将探讨宏观进化中的尺度效应。小尺度的遗传漂变与大尺度的物种大爆发或灭绝事件之间的联系，是如何通过反馈机制实现的？我们讨论信息如何在代际间传递、筛选和积累，并考察是否存在某种普适的“信息演化率”的上限，它受到能量流动的基本限制。这种分析旨在超越描述性的进化论，试图从物理信息论的角度，对进化的“不可逆性”及其内在驱动力给出更深层次的物理学诠释。 本书面向的读者是那些对基础生物学原理、统计物理学、信息论以及复杂系统科学有浓厚兴趣的学者和学生。它挑战读者以一种全新的、跨学科的视角，重新审视生命如何在一个服从熵增定律的世界中，持续地、有序地构建和维持其自身。 ---

评分☆☆☆☆☆

“群体遗传学、进化与熵”——仅仅是这几个词语的组合，就足以勾起我强烈的求知欲。我一直认为，理解生命最深刻的方式，莫过于探究其演化的根源和机制。而“群体遗传学”无疑是这其中的核心。“进化”则是它最直接、最壮观的体现。但“熵”的加入，却让这本书的定位显得尤为独特和前沿。我能想象，作者可能会将群体遗传学中关于基因频率变化、适应性景观等概念，与物理学中关于能量、信息和系统稳定性的理论联系起来。比如说，遗传漂变作为一种随机过程，其背后是否与某种熵增的概率有关？而自然选择，又是如何在这个“熵”的大背景下，筛选出更有利于生存和繁衍的基因组合？我更期待的是，书中能否为我揭示，生命系统在不断地与无序性（熵）抗争的同时，是如何巧妙地利用这种无序性来驱动自身的进步。这种跨学科的视角，让我相信这本书不仅仅是对某一学科的讲解，更可能是一次关于生命本质的探索，一次关于宇宙规律在生命现象中体现的深刻剖析。

评分☆☆☆☆☆

《群体遗传学、进化与熵》这个书名，让我立刻联想到那些能够深刻洞察事物本质的经典著作。我并非遗传学家或物理学家，但对科学的交叉领域，特别是生物如何与物理规律巧妙互动，始终怀有浓厚的好奇。我猜测，作者可能并非简单地将群体遗传学的知识点串联起来，而是试图从中提炼出一种更普适的原理。特别“熵”这个词，在我的理解里，它往往代表着不可逆转的趋势，是事物走向无序和衰败的象征。那么，在生物进化这一充满创造和复杂性的过程中，熵又扮演了怎样的角色？我设想，书中或许会探讨，生命系统如何通过消耗能量来维持自身的低熵状态，以及群体在面对环境挑战时，遗传变异的多样性是否与熵在某种意义上存在关联。我期待的是，这本书能够给我带来一种全新的视角，让我能够以一种更宏观、更辩证的思维方式去理解生命现象，看到群体遗传学和进化论背后隐藏的更深层、更普适的规律。这不仅仅是一本书，更像是一次关于生命奥秘的哲学思辨之旅。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《群体遗传学、进化与熵》，读起来就带着一种严谨而深刻的学术气息。我不是专业背景，但平日里对生物学和物理学的交叉领域颇感兴趣，特别是那些试图用统一的理论框架来解释自然界现象的研究。《群体遗传学、进化与熵》恰好符合了我的这种兴趣点。我猜测，作者可能在书中会详细阐述群体遗传学中的核心概念，比如等位基因频率、基因型频率，以及这些在世代间如何变化。同时，进化作为其必然的延伸，书中应该会深入探讨自然选择、性选择、突变、基因流和遗传漂变等关键的进化驱动力。而“熵”的加入，则让我最为兴奋，也最为好奇。它会如何与群体遗传学和进化论结合？是在解释遗传信息传递的效率问题，还是在描述种群对环境变化的响应能力？或许，熵的增加与种群的灭绝风险相关？又或者，生命系统通过进化在一定程度上“抵抗”熵增？我设想作者会用大量的模型和数学公式来支撑他的论点，但同时也希望他能用清晰易懂的语言，将这些复杂的理论呈现出来，让我这个非专业人士也能领略到其中的奥妙。我希望能从这本书中获得启发，看到一个更宏大的、有逻辑关联的生命演化图景。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字让我好奇心油然而生，我一直对生命如何演变，以及群体中基因的流动和变化是如何驱动这一切的过程感到着迷。《群体遗传学、进化与熵》这个标题本身就勾勒出了一个宏大的图景，暗示着作者将从一个更广泛的、或许是物理学层面的视角来审视生物进化。我尤其好奇“熵”这个概念在其中扮演的角色。在我的印象中，熵通常与热力学、信息论以及系统的无序性相关，将它引入生物群体遗传学的讨论，无疑是一种非常新颖且富有挑战性的尝试。这让我联想到，或许作者会从能量守恒、信息丢失、或者系统朝着更稳定状态演化的角度来解析基因频率的改变，以及自然选择和遗传漂变等进化机制。我设想书中可能会探讨，在有限的资源和不断变化的环境中，生物群体如何通过遗传变异来适应，而熵是否在这个过程中扮演了某种“约束”或“驱动”的角色。也许，生命系统在某种程度上可以被看作是局部熵减的过程，但整体上又遵循热力学第二定律。这种跨学科的融合，让我对这本书充满了期待，希望它能提供一种全新的、深刻的理解生命演化奥秘的框架，而不是简单地堆砌概念。我期待能读到那些能够触及生命本质、引发深刻思考的内容。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，《群体遗传学、进化与熵》，让我眼前一亮，仿佛开启了一扇通往全新认知世界的大门。它不仅仅是关于生物的演变，更似乎是对生命体如何在这个复杂宇宙中存在并繁衍的深层哲学思考。我猜测，作者可能并非仅仅停留在基因层面的描述，而是将眼光放得更远，去探究“熵”这个看似与生命遥远的物理学概念，在生命进程中所扮演的角色。试想一下，生命系统是如何在熵增的大趋势下，维持自身的有序性，甚至发展出更复杂的结构？这本身就是一个极其引人入胜的问题。我好奇，书中是否会讨论，遗传信息在传递过程中，熵的变化如何影响信息的准确性？自然选择是否可以被看作是一种在特定环境下，最大化群体生存概率、同时优化某种“信息熵”的策略？或者，在面对环境压力时，群体遗传多样性的增加，是否也伴随着某种“熵”的释放，从而为适应性进化提供了可能性？这些问题的答案，如果能在这本书中得到解答，那将是一次令人兴奋的智力冒险。我期望的，是一本能够拓宽我的视野，让我对生命、对宇宙产生更深刻理解的书。