中性突变 （1968年木村资生提出的概念）

定义

在分子层面发生的突变，如果不考虑对生殖不利的话，基本上都是无所谓有利还是不利的“中性突变”，有利的突变其实非常少，简直可以忽略不计。

历史

60年代以来，随着分子生物的异军突起，人们对进化的认识也开始深入到分子水平。生物分子的进化是生物进化的重要组成部分，综合进化理论的“选择”仍是指自然选择，因而它发展了达尔文的进化论。但它未能在分子水平上阐述遗传机制，故仍然是不完美的。随着分子生物学的建立与发展，这一不足为另一新说“中性突变论”所克服。1968年，日本学者木村资生根据分子生物学的研究资料，首先提出了分子进化的中性学说，简称“中性学说”或“中性突变的随机漂变理论”。向达尔文的自然选择学说提出了挑战。此后，许多学者又根据大量的研究成果予以肯定。美国学者J.L.金和T.H.朱克斯用大量分子生物学实验和资料肯定了这一学说，并把这一学说称为非达尔文主义。

20世纪50年代，科学家们先后搞清了不同生物体内具有相同功能的一些蛋白质的氨基酸序列和核酸的核苷酸序列。他们发现，生物间的亲缘关系越近，这些生物大分子间的差异越小；亲缘关系越远，差异越大。科学家们还发现，随着生物由低级到高级的演化，同一种分子中的氨基酸或核苷酸以一定的速率置换着，也就是说每一种生物大分子不论在哪种生物体内，都以一定的速度进化着。例如，各种脊椎动物血红蛋白分子α链中的氨基酸，都是以每年大约10个的速度置换着，并且置换的速度与环境的变化和生物时代的长短无关。这种分子水平上的置换是由基因突变造成的，其中多数对生物的性状既没有表现出有利也没有表现有害，属于中性突变或近中性突变。例如，决定苯丙氨酸的密码子可以是UUU，也可以是UUC，如果RNA分子中的一个碱基被置换（U→C），使UUU突变成了UUC，新密码的意义与原密码的相同。由于中性突变对生物的生存和繁殖能力没有影响，自然选择对它们也就不起作用。它们在种群中的保存、扩散和消失完全是随机的，这种现象称为随机漂变。随机漂变经过日积月累，积少成多，会使同种生物的不同种群间出现巨大的差异，就可能形成不同的物种。该理论认为：生物在分子水平上的进化是基于基因不断产生“中性突变”的结果，它也是在群体中产生的，而不像综合进化理论所主张的突变有好有坏那样，而这种“中性突变”既无好处也无坏处。它并不受自然选择的作用，而是通过群体内个体的随机交配以及突变基因随同一些基因型固定下来或消失不见（即被淘汰掉），新种的形成主要不是由微小的长期有利变异积累而成，而是由那些无适应性的、无好坏利害之分的中性突变积累而成。即生物在分子水平的大多数突变是中性的或近似中性的，它们既没有好坏利害之别，又没有适应和不适应之分，因此自然选择对它们不起作用。中性学说的出发点是中性突变，在中性突变过程中，哪一种变异能够保存下来，哪一种变异趋于消失，全靠机遇，而不是达尔文的自然选择，这个过程叫做“遗传漂变”。由于它完全不受自然选择的作用，实际上就否定了自然选择，甚至还认为生物进化与环境无关，故此理论是“非达尔文主义”的。

该学说对认识物种进化的贡献在于：揭示了基因突变在分子水平上进化的特殊性，这为达尔文主义和综合进化理论所不及。但它最大的缺陷是解释不了“基因型”（也就是某种可能性）怎样变成“表型”（也就是现实性）以及物种形成的原因，因此，它在解释生物进化上仍是不足的。在目前的科学条件下，它可以看做是达尔文进化论（包括综合进化理论）的补充和发展。 　 100多年来，进化论经受了各种考验，同时也在不断从科学发展中吸取营养，进化论的研究正从原来的个体进化水平向群体进化水平发展，进化论也在不断地进化中，另一方面它又朝着分子进化水平纵深发展。

随机漂变假说

中性突变——随机漂变假说

木村的分子进化理论的“中性突变——随机漂变假说”即中性学说的主要内容有：在分子水平上，大多数进化演化和物种内的大多数变异，不是由自然选择引起的，而是通过那些对选择呈中性或近中性的突变等位基因的遗传漂变引起的。从中性学说出发，可以得出进化速率保持每年每个位置恒定的结论。同源蛋白质如同工酶所具有的丰富的多态性表明，这些生物大分子具有同样的高级结构，都能很好地完成其生物功能，它们之中哪一个也不比别的分子更优越。也就是说，在分子水平上，不考虑有利突变。假基因是一些失去功能的基因，完全不受自然选择淘汰，事实证明，假基因的碱基替换确实不受限制，其进化速率等于分子的突变率。

分子进化有五大特征：（1）对每种生物大分子而言，只要分子的三级结构与功能基本不变，那么各进化路线，以突变替代表示的进化速率大致保持每年在每个位置上恒定。（2）机能较次要的分子或分子片段的进化速率，高于机能较重要的分子或分子片段的进化速率。（3）在分子进化进程中，使分子现存结构和功能破坏较小的突变比破坏较大的突变有更高的替换率。（4）基因重复通常发生在一个具有新功能的基因出现之前。（5）明显有害的选择清除和选择上呈中性的或稍有害的突变随机固定，比明显有利突变的正达尔文选择更为频繁。以上五个特征中（1）和（5）是最基本的特征。1983年，木村对中性学说进行了一次全面总结，写成一本专著《分子进化的中性学说》。

意义

中性学说以其敢于和达尔文的自然选择学说相抗衡而引起学术界的一片骚动，其影响远远超出了群体遗传学，甚至进化生物学范围。随着分子遗传学的发展，中性学说越来越显示它的正确、有效。它打破了综合进化论在群体遗传学领域里一统天下的局面，也使木村登上了一个新高度，从一个偏重数学的群体遗传学家上升为一个有理论建树的进化生物学家。