生物醫(yī)藥相關(guān)技術(shù)及生物學(xué)基礎(chǔ)論文

生物醫(yī)藥類相關(guān)技術(shù)1.特發(fā)性血小板減少性紫癜治療藥物——羅米司亭項(xiàng)目簡(jiǎn)介：特發(fā)性血小板減少性紫癜(idiopathicthrombocytopenicpurpura,ITP)是一種常見的出血性疾病,系免疫系統(tǒng)引起的血小板破壞過(guò)多和巨核細(xì)胞導(dǎo)致的血小板減少所致的出血綜合征。其中包括自身抗體引起的血小板減少以及同種類型抗體介導(dǎo)的免疫性血小板減少癥(immunethrombocytopenicpurpura)兩部分。在美國(guó),估計(jì)6萬(wàn)患者被診斷慢性ITP,在歐洲原發(fā)的ITP估計(jì)每年每百萬(wàn)人有50～100例新患者。ITP患者經(jīng)常由于小血管撞傷、挫傷、鼻出血、牙科手術(shù)等輕度出血難以停止,發(fā)展為更嚴(yán)重的出血甚至可威脅生命。正常的血小板計(jì)數(shù)應(yīng)為150×109～400×109/L。血小板計(jì)數(shù)<150×109/L為血小板減少癥,而血小板計(jì)數(shù)<50×109/L具有高度危險(xiǎn),容易引起出血并發(fā)癥。慢性ITP的致病機(jī)制與自身免疫異常造成的血小板破壞或由于骨髓功能不全導(dǎo)致的血小板產(chǎn)生不足有關(guān)。此外,化療和慢性肝臟疾病也可引起血小板減少。當(dāng)前的治療采用大劑量糖皮質(zhì)激素、免疫球蛋白和抗D球蛋白、環(huán)孢素等免疫抑制劑、化療藥環(huán)磷酰胺、長(zhǎng)春花堿或抗人CD20單克隆抗體利妥昔單抗。但很多ITP患者會(huì)復(fù)發(fā),且這類治療不良反應(yīng)較多,對(duì)難治性病例還要進(jìn)行脾切除手術(shù),但是容易出現(xiàn)感染等并發(fā)癥,故臨床需要更加安全有效的治療方法。2008年8月,美國(guó)FDA批準(zhǔn)Amgen公司的羅米司亭(romiplostim,Nplate,AMG531)上市,用于治療經(jīng)糖皮質(zhì)激素類藥物、免疫球蛋白或脾切除術(shù)治療無(wú)效的慢性ITP患者,羅米司亭只能用于血小板減少癥出血危險(xiǎn)增加的ITP患者。羅米司亭產(chǎn)生自大腸桿菌,系利用重組DNA技術(shù)制成的能刺激血小板生成的Fc肽融合蛋白。本品分子包含2個(gè)相同的單鏈亞單元,每個(gè)單鏈包含IgGFc恒定區(qū)域和TPO模擬肽。Fc段能有效地延長(zhǎng)藥物半衰期。而TPO模擬肽與羧基端通過(guò)共價(jià)鍵鏈接,包含2個(gè)TPO受體結(jié)合區(qū)域,具有血小板生成素活性,能和巨核細(xì)胞表面的TPO受體結(jié)合,活化細(xì)胞內(nèi)通路,使血小板增加,而且與TPO沒(méi)有序列同源。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn):目前分別構(gòu)建了大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)和畢赤酵母表達(dá)系統(tǒng)，二者都實(shí)現(xiàn)了高效表達(dá)，大腸桿菌表達(dá)量在占菌種總蛋白30%左右，以包涵體形式表達(dá)，經(jīng)過(guò)變、復(fù)性，得到有活性的重組蛋白。畢赤酵表達(dá)量在1.5g/L左右，重組蛋白經(jīng)純化用去糖基化酶去除糖鏈，得到與上市羅米司亭結(jié)構(gòu)完全一致的蛋白。發(fā)酵和純化小試也已完成了，近期準(zhǔn)備中試。合作方式：轉(zhuǎn)讓或合作2.年齡相關(guān)性黃斑變性——雷珠單抗項(xiàng)目簡(jiǎn)介：賴新生血管來(lái)供應(yīng)腫瘤的營(yíng)養(yǎng)。眼部的許多疾病都涉及血管發(fā)生，包括年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)、脈絡(luò)膜新生血管、糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)視網(wǎng)膜新生血管和早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病等。在正常情況下內(nèi)源性血管形成促進(jìn)因子和抑制因子處于平衡狀態(tài)，如果這種平衡被打破就會(huì)導(dǎo)致眼部新生血管性疾病的發(fā)生，如當(dāng)眼球缺血、缺氧，相對(duì)的組織細(xì)胞會(huì)釋放一些與血管增生相關(guān)的物質(zhì)。VEGF被認(rèn)為是血管發(fā)生的關(guān)鍵因素，人VEGF基因位于6p213，全長(zhǎng)28kb，編碼VEGF基因約14kb，基因由交替剪接的8個(gè)外顯子、7個(gè)內(nèi)含子組成，編碼產(chǎn)物分子質(zhì)量為(34~45)103的同源二聚體糖蛋白。VEGF家族包括7種:VEGF-A，VEGF-B，VEGF-C，VEGF-D，VEGF-E，VEGF-F和胎盤生長(zhǎng)因子，它們都分泌多肽，有相似的結(jié)構(gòu)單位，但生物學(xué)和物理學(xué)性質(zhì)不同。VEGF現(xiàn)在已知的至少有6個(gè)亞型，通過(guò)RNA的剪切拼接產(chǎn)生不同的異構(gòu)體，分別為VEGF206，VEGF189，VEGF183，VEGF165，VEGF148，VEGF145和VEGF121，VEGF165為最主要的異構(gòu)體，體外可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞分裂生長(zhǎng)，體內(nèi)可誘導(dǎo)新生血管生成，導(dǎo)致視網(wǎng)膜血管增生和滲透性增加。VEGF廣泛分布于人和動(dòng)物體內(nèi)的腦、腎、肝、眼等多種組織，一般在眼部視網(wǎng)膜的周細(xì)胞、視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞均有VEGF存在，對(duì)維持眼部血管完整性起了重要的作用，但過(guò)度表達(dá)會(huì)促進(jìn)血管增殖。年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)患者的微血管膜發(fā)現(xiàn)有VEGF-165和VEGF-121，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了VEGF-165在炎癥、白細(xì)胞誘導(dǎo)和神經(jīng)對(duì)抗缺血性傷害方面起了一定的作用。AMD是引起脈絡(luò)膜新生血管(CNV)的最常見的疾病，也是VEGF抑制劑治療的首要眼部疾病。病變開始是干性AMD，特征是視網(wǎng)膜色素上皮層硫黃色顆粒形成和色素變，視網(wǎng)膜萎縮嚴(yán)重影響視力。濕性AMD，以CNV為特征，經(jīng)常引起黃斑水腫、滲出和纖維化，導(dǎo)致視力喪失。只有10%的AMD患者有CNV，但幾乎90%的CNV的患者都有嚴(yán)重的視力損害。有關(guān)資料證明，患者在干性AMD進(jìn)展期的時(shí)候用大劑量的抗氧化劑效果很好，鋅和高劑量抗氧化劑(維生素C、E和胡蘿卜素)能減少發(fā)生視網(wǎng)膜萎縮和CNV，患者的視力損害也較輕。近年來(lái)，在AMD的發(fā)病機(jī)制和治療方面已經(jīng)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，AMD新生血管是目前治療的焦點(diǎn)。光凝固療法的研究顯示熱激光對(duì)異常血管治療較好，但是這種療法由于光斑密度和結(jié)構(gòu)不同，在治療視力喪失方面有一定的局限性。光動(dòng)力學(xué)療法(PDT)是用激光激活感光燃料封閉CNV，PDT能阻止患者的視力喪失，但不能明顯地改善視力。VEGF抑制劑能明顯改善濕性AMD的治療效果，有關(guān)資料表明CNV的形成是與VEGF的水平相關(guān)。由于人們發(fā)現(xiàn)VEGF在新生血管的發(fā)生和發(fā)展中起主要作用，所以圍繞VEGF的藥物不斷出現(xiàn)。雷珠單抗（Ranibizumab）是所有特異性人類VEGF亞型單克隆抗體片段的重組體。Ranibizumab對(duì)人類VEGF有高親和力，通過(guò)產(chǎn)生中和效應(yīng)抑制VEGF和受體的相互作用。在靈長(zhǎng)類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)激光誘導(dǎo)脈絡(luò)膜新生血管，玻璃體內(nèi)注射Ranibizumab減少新生血管的發(fā)生率和血管滲透性。在另一份臨床實(shí)驗(yàn)中，AMD患者隨機(jī)接受常規(guī)護(hù)理或者玻璃體注射300g或500granibizumab，每28天注射1次，共4次，Ranibizumab治療過(guò)程中除了有眼部炎癥沒(méi)有其他不良反應(yīng)的發(fā)生。300g組在第98天和21天的視力測(cè)定有明顯提高，同時(shí)，常規(guī)護(hù)理組患者在第98天視力有下降，第99天開始接受ranib-izumab治療，第210天發(fā)現(xiàn)視力有所提高。美國(guó)FDA在2006年6月批準(zhǔn)Ranibizumab用于治療AMD和黃斑水腫。2006年，Ranibizumab的上市被評(píng)為美國(guó)的十大衛(wèi)生新聞。上市以后，在銷售額上，Ranibizumab也表現(xiàn)不俗，很快就擠身重鎊炸彈級(jí)藥物行列，2010年31.06億美元，2011年37.23億美元，2013年更是達(dá)到了39.75億美元，排在生物藥的第8位。2010年，諾華在中國(guó)申請(qǐng)進(jìn)口藥物的注冊(cè)，目前還在審批階段。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn):適應(yīng)癥：年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)、脈絡(luò)膜新生血管、糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)視網(wǎng)膜新生血管和早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病等Ranibizumab的專利將于2018年到期，我們于2011年啟動(dòng)仿制研究。目前，我們已完成高表達(dá)菌株構(gòu)建、大規(guī)模發(fā)酵和純化工藝小試研究。本項(xiàng)目已完成表達(dá)菌株構(gòu)建、小試生產(chǎn)工藝研究，通過(guò)大腸桿菌分泌表達(dá)，成本低，表達(dá)量0.2g/L以上。合作方式：轉(zhuǎn)讓或合作3.長(zhǎng)效升白細(xì)胞藥物——PEG-GCSF項(xiàng)目簡(jiǎn)介：中性粒細(xì)胞（ANC）減少癥是化療所致骨髓抑制最常見也是最嚴(yán)重的一種并發(fā)癥，可增加患者感染的危險(xiǎn)性，導(dǎo)致化療劑量減少、時(shí)間延誤。研究顯示，約25%～40%接受常規(guī)化療的腫瘤患者會(huì)出現(xiàn)中性粒細(xì)胞減少性發(fā)熱；當(dāng)ANC<1500/mm3時(shí)，感染危險(xiǎn)性增加；當(dāng)ANC<500/mm3時(shí)，嚴(yán)重感染危險(xiǎn)性明顯增加；當(dāng)ANC<100/mm3時(shí)，10%～20%甚至可能更多的患者會(huì)發(fā)生菌血癥。重組人粒細(xì)胞集落刺激因子（rhG-CSF）的上市解決了這個(gè)難題，可使腫瘤化療患者白細(xì)胞迅速恢復(fù)，從而能夠給病人更高的化療劑量，同時(shí)本品也可以作為預(yù)防中性粒細(xì)胞（ANC）減少癥應(yīng)用。目前rhG-CSF制劑需要多次注射，使用不便。因此，如何在達(dá)到相同療效的基礎(chǔ)上，減少患者的藥物注射次數(shù)，讓他們?cè)诒容^安全、減少痛苦的情況下接受化療，一直是臨床關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。長(zhǎng)效PEG-rhG-CSF是由一個(gè)20KDa的聚乙二醇（PEG）分子選擇性地與rhG-CSF蛋白質(zhì)N末端定點(diǎn)交聯(lián)而成，通過(guò)PEG修飾從而延長(zhǎng)其在體內(nèi)的代謝時(shí)間（其血漿半衰期可延長(zhǎng)至47小時(shí)），達(dá)到減少注射次數(shù)的目的。每個(gè)化療周期只需用藥一次，可避免反復(fù)注射rhG-CSF給病人帶來(lái)的痛苦，以及長(zhǎng)時(shí)間醫(yī)患接觸帶來(lái)的感染可能；另外，PEG分子沒(méi)有毒性和免疫原性，并可被肌體安全清除，從而使藥物的免疫原性和抗原性降低，提高了安全性；PEG化使藥物溶解性增加、生物利用度提高、制劑穩(wěn)定性增強(qiáng)，其升白作用更平穩(wěn)，可避免每?jī)商鞕z查血常規(guī)，并使多周期標(biāo)準(zhǔn)化療方案成為可能；同時(shí)，也可減少住院時(shí)間、提高醫(yī)院病床周轉(zhuǎn)，使患者門診化療成為可能。大量臨床研究結(jié)果顯示，一個(gè)化療周期注射一次PEG-rhG-CSF與多次注射rhG-CSF，在預(yù)防粒細(xì)胞減少癥上療效相同，但其不良反應(yīng)明顯減少。因而長(zhǎng)效PEG-rhG-CSF具有很好的臨床應(yīng)用潛力。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：本項(xiàng)目，與有關(guān)研發(fā)企業(yè)合作，參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)的專利和文獻(xiàn)，成功攻克PEG化G-CSF難題，取得了以下進(jìn)展。(1)工藝簡(jiǎn)單可靠，修飾率高。在現(xiàn)有的G-CSF基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)一步修飾，即可獲得PEG化G-CSF，比活性不低于3.0×107IU/mg蛋白，與已上市“津優(yōu)力”和“培非司亭”相當(dāng)(2)原液電泳純度和HPLC純度不低于95%，殘留甲氧基聚乙二醇丙醛（PEG）含量不高于5%(3)修飾后純化工藝簡(jiǎn)單可靠，收率高。經(jīng)過(guò)粗提純、精提純、精提液的濃縮及過(guò)濾除菌等步驟，純化收率約80%(4)建立了完善的工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，提供相關(guān)的原輔料、半成品原液質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(5)提供相關(guān)的設(shè)備、填料類型等幫助，幫助生產(chǎn)企業(yè)盡快開展相關(guān)工作(6)可提供有關(guān)制劑的相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)，協(xié)助生產(chǎn)企業(yè)盡快完成有關(guān)的制劑研究工作合作方式：轉(zhuǎn)讓或合作4.秸稈制生物可降解塑料前體L-乳酸項(xiàng)目簡(jiǎn)介：L-乳酸是制造生物可降解塑料的原料，以往都是用玉米為原料，存在與人爭(zhēng)糧的矛盾。另一方面玉米秸稈大量存在，成為一個(gè)污染物，為防止農(nóng)民燃燒秸稈，各級(jí)政府每年投入大量人力物力。用秸稈替代糧食生產(chǎn)L-乳酸是個(gè)很好的設(shè)想，本實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)將其變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，生產(chǎn)成本比用玉米為原料相當(dāng)或更低，每3.5噸秸稈可產(chǎn)1噸L-乳酸。該項(xiàng)目具有很大創(chuàng)新性，全球范圍內(nèi)還未見有產(chǎn)業(yè)化實(shí)施報(bào)道。該項(xiàng)目已擁有三項(xiàng)相關(guān)發(fā)明專利，ZL201110109682，ZL2012104080186，ZL201410060025.0，形成了較高的競(jìng)爭(zhēng)壁壘，還有至少兩項(xiàng)專利待申請(qǐng)。秸稈與糧食一樣含有70%的糖類，只是這些糖連接的方式不太一樣，更難水解，還有一半是使戊糖。本項(xiàng)目利用化學(xué)和酶解方法獲得葡萄糖和戊糖，再發(fā)酵為L(zhǎng)-乳酸。相關(guān)原料所帶來(lái)問(wèn)題都得到很好解決。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：在最經(jīng)濟(jì)的條件下，每3.5噸秸稈可產(chǎn)1噸L-乳酸。創(chuàng)新點(diǎn)是采用未曾工業(yè)化使用的新原料。合作方式：技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)入股5.無(wú)痛內(nèi)鏡專用呼吸三通管項(xiàng)目簡(jiǎn)介：無(wú)痛內(nèi)鏡專用呼吸三通管是2013年3月本品為一次性醫(yī)療耗材，主要用于無(wú)痛內(nèi)鏡診療必需的供氧環(huán)節(jié)，以河南省人民醫(yī)院為例，2014年度，無(wú)痛內(nèi)鏡達(dá)4萬(wàn)余例，如能應(yīng)用于全省乃至全國(guó)各級(jí)醫(yī)院，將是一個(gè)廣闊巨大的市場(chǎng)空間，本品擁有國(guó)家實(shí)用新型專利證書，在研發(fā)過(guò)程中多次征求麻醉專業(yè)、內(nèi)鏡專業(yè)權(quán)威人士建議和意見，反復(fù)修改，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成熟，技術(shù)方面認(rèn)可度高，加之結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，原材料采用合成樹脂，無(wú)需巨額資金的投入。在醫(yī)械準(zhǔn)入方面，由于不與患者直接接觸，故相對(duì)容易通過(guò)審批，拿到資質(zhì)后，即可大量生產(chǎn)，產(chǎn)生效益。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn):采用合成樹脂制成，面罩連接管直徑為22mm，螺紋管連接處直徑為22mm，活瓣開口處直徑約8mm。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：呼吸面罩是在手術(shù)麻醉或搶救呼吸驟停的患者時(shí)，為患者提供氧氣的一種輔助呼吸裝置，該裝置通過(guò)與呼吸機(jī)或者呼吸囊的聯(lián)通，給患者供氧，這一操作通常由麻醉醫(yī)師來(lái)完成。傳統(tǒng)呼吸面罩的接頭只有一種連接方式，一端與面罩相連，一端與呼吸囊或者呼吸機(jī)相連，所以在使用無(wú)痛內(nèi)鏡設(shè)備，比如胃鏡或纖支鏡時(shí)，就必須將面罩摘掉，不能達(dá)到不間斷供氧的目的，因此會(huì)影響手術(shù)的進(jìn)展，甚至延誤寶貴的搶救時(shí)間。本三通管主管的下端與呼吸面罩相連接，面罩罩于患者面部，另一端的螺紋管連接管可與連接呼吸囊或者呼吸機(jī)，以供氧。當(dāng)需要使用無(wú)痛內(nèi)鏡設(shè)備時(shí)，內(nèi)鏡設(shè)計(jì)可以通過(guò)主管頂端的連接孔插入，經(jīng)過(guò)面罩進(jìn)入患者口腔并至體內(nèi)，可以更加方便快捷的完成檢查和治療工作。成功解決了在進(jìn)行無(wú)痛內(nèi)鏡檢查時(shí)時(shí)，面罩會(huì)與患者面部脫離，造成供氧不足的問(wèn)題，不會(huì)影響麻醉過(guò)程中對(duì)于呼吸道的管理。主管上端的內(nèi)窺鏡連接孔由活瓣覆蓋，該活瓣由硅膠材質(zhì)制成，具有良好的收縮和緊閉性，當(dāng)不需要呼吸囊或者呼吸機(jī)供氧時(shí)，活瓣會(huì)自動(dòng)封閉，如果需要使用無(wú)痛內(nèi)鏡時(shí)，可將內(nèi)鏡從活瓣處直接插入，不會(huì)妨礙供氧管道的使用。內(nèi)鏡通過(guò)的管道較短，由于硅膠活瓣具有良好的彈性，所以內(nèi)鏡在管道內(nèi)可以任意角度旋轉(zhuǎn)，而且構(gòu)造簡(jiǎn)潔，體型小巧，制作成本較低?？蛇m用于一般普通面罩，不需另行配置特殊面罩。主要風(fēng)險(xiǎn)：本產(chǎn)品實(shí)用性強(qiáng)，在國(guó)內(nèi)尚無(wú)產(chǎn)品普及，有著巨大的市場(chǎng)需求和空間，市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)不大。合作方式：轉(zhuǎn)讓或合作6.口服避孕藥屈螺酮的新制備工藝項(xiàng)目簡(jiǎn)介：屈螺酮是第四代女用口服避孕藥的代表藥物，由德國(guó)先令公司(ScheringAG)開發(fā)，其與雌二醇或炔雌醇組成的復(fù)方制劑安全有效，副作用小。自2000年在歐洲上市以來(lái)，已成為全球銷量第一的女用口服避孕藥。為降低屈螺酮的生產(chǎn)成本，本課題組采用化學(xué)方法結(jié)合生物轉(zhuǎn)化方法，以去氫表雄酮為起始原料，9步制得屈螺酮，使制備工藝大大簡(jiǎn)化，收率達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。該路線所用菌株具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并且合成工藝先進(jìn)，操作簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，具有大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的潛力。該路線的小試總收率可達(dá)到25%左右，接近文獻(xiàn)報(bào)道的最好收率。應(yīng)用前景：中國(guó)零售藥品研究發(fā)展中心（MDC）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2009年國(guó)內(nèi)避孕藥零售銷售比2008年增長(zhǎng)了13.5%，且近年來(lái)一直呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明口服避孕藥在我國(guó)也越來(lái)越受到認(rèn)可和接受。但是該藥目前還是進(jìn)口藥品，在國(guó)內(nèi)的售價(jià)較高，是同類藥品的5-6倍，屬于高附加值的甾體激素類藥物。本項(xiàng)目的實(shí)施可以使屈螺酮的生產(chǎn)成本降低50%以上，可為實(shí)現(xiàn)屈螺酮的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，并且對(duì)開發(fā)高端激素藥物，促進(jìn)我國(guó)激素制藥工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)意義，具有潛在的巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵技術(shù)路線如下：合作方式：技術(shù)轉(zhuǎn)讓關(guān)于物種形成的理解摘要：本文就物種的概念、形成方式、形成原因進(jìn)行了一定的研究與思考，重點(diǎn)考慮了地理成種和非地理成種兩種成種方式。物種形成是指由物種通過(guò)各種機(jī)制進(jìn)化出新物種的過(guò)程，是進(jìn)化生物學(xué)領(lǐng)域最基本也是最重要的問(wèn)題之一。從根本上來(lái)說(shuō)，物種形成是生物學(xué)多樣性產(chǎn)生的基本機(jī)制。盡管達(dá)爾文在《物種起源》中就已經(jīng)提出，自然選擇是物種形成的主導(dǎo)因素（Darwin,1859）,但一直以來(lái)，物種形成過(guò)程一般被認(rèn)為是由隨機(jī)過(guò)程導(dǎo)致的。直到生殖隔離的概念被提出，自然選擇在物種形成中的作用才重新受到重視，并認(rèn)為物種形成是與地理因素存在著重要的關(guān)系。本文對(duì)物種形成進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，并就在生殖隔離與物種形成方式上進(jìn)行較為詳細(xì)的論述。關(guān)鍵詞:物種形成；生殖隔離；地理成種；非地理成種；。Abstract：Inthispaper,thespeciesoftheconcept,formandformingreasonwasresearchandthinking,mainlyconsideringthegeographyintospeciesandgeographicalintotwoways.Speciationreferstotheprocessofnewspeciesevolvebyspeciesthroughvariousmechanisms,evolutionarybiologyisoneofthemostbasicandmostimportantproblems.Fundamentally,speciationisabasicmechanismofbiologicaldiversity.AlthoughDarwinhasbeenputforwardintheoriginofspecies,naturalselectionisadominantfactorofspeciation(Darwin,1859),butforalongtime,thespeciationprocessarecommonlybelievedtobecausedbyrandomprocess.Untiltheconceptofthereproductiveisolationisputforward,theroleofnaturalselectioninspeciationisonlytobetakenseriously,andthatspeciationisthereexistsimportantrelationshipwithgeographicalfactors.Inthispaper,thespeciationarediscussedindetail,andonthereproductiveisolationandspeciationmethodsaredetailedinthispaper.Keywords:Speciation;Reproductiveisolation;Geographyintoakindof;Thegeographyintoakindof.一、引言[1]物種，簡(jiǎn)稱“種”，是生物分類學(xué)研究中的基本單元和核心，也是物種多樣性研究的基礎(chǔ)和前提。物種的形成和物種的概念及劃分問(wèn)題一樣，是科學(xué)界一大難題。由于沒(méi)有誰(shuí)能完全經(jīng)歷自然界中物種的形成過(guò)程，所以，很多成種方式或者成種理論在很大程度上都是推測(cè)性的。因?yàn)閮H僅是推測(cè)性的，所以各種模式理論層出不窮，如下文提到的地理成種、異域成種、同域成種、邊域成種、隔離分化成種等等很多種模式和理論。這些模式理論都與當(dāng)時(shí)的認(rèn)識(shí)水平和認(rèn)識(shí)角度有關(guān)，不好直接評(píng)價(jià)其優(yōu)劣對(duì)錯(cuò)，不過(guò)這些理論模式的提出和進(jìn)一步研究，可以加深人類對(duì)于物種形成這一問(wèn)題的認(rèn)識(shí)[2]。二、物種的概念我們先來(lái)簡(jiǎn)單討論物種這一概念。物種是互交繁殖的自然群體，一個(gè)物種和其他物種在生殖上互相隔離。從這個(gè)定義我們可以看出，物種這一概念不僅僅是一個(gè)分類單位，也是一個(gè)客觀存在（通過(guò)生殖隔離體現(xiàn)）物種這一概念也是隨著歷史不斷變化的，這一變化也反映了生物分類學(xué)的歷史發(fā)展[3]。在Linne創(chuàng)立生物分類學(xué)時(shí)期，物種被認(rèn)為是上帝特定創(chuàng)造的，這種“神創(chuàng)物種”概念認(rèn)為物種是不變的。Darwin的進(jìn)化論確立后，進(jìn)化物種概念產(chǎn)生，這個(gè)概念認(rèn)為物種是一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)化支系，有其獨(dú)特的進(jìn)化歷史、進(jìn)化特征、進(jìn)化潛力和進(jìn)化趨勢(shì)。Huxley為帶表的新系統(tǒng)學(xué)時(shí)期以后，生物學(xué)物種概念開始流行，這個(gè)概念認(rèn)為，物種是個(gè)體間額可以交配和生殖繁衍(或潛在地具有這種能力)的一組自然種群,通過(guò)某種隔離機(jī)制,使得它們?cè)谶z傳上同其它類似的一組種群相互隔離著。這種主要基于生物學(xué)特征確立的物種稱為生物學(xué)物種。此外，還有有形態(tài)物種、表形物種等概念。這里不詳述。三、生殖隔離區(qū)分物種的主要根據(jù)是有無(wú)生殖隔離。但我們也要看到，根據(jù)形態(tài)特征進(jìn)行物種鑒定不但有效，而且方便，比如對(duì)于遠(yuǎn)古生物化石、以及無(wú)性繁殖的生物，生殖隔離就比較難以判據(jù)。生殖隔離是物種形成和保持相對(duì)穩(wěn)定的生物學(xué)機(jī)制，在自然界中，它包括生態(tài)隔離、習(xí)性隔離、機(jī)械隔離和交配成功率降低4種基本類型。也可以說(shuō)，存在著合子前障礙（繁殖期不同、生活環(huán)境不同、表現(xiàn)差異、配子隔離）和合子后障礙（雜種不活性、雜種不育性、雜種破落），這4種隔離方式是使現(xiàn)有物種保持遺傳獨(dú)立的重要生物學(xué)基礎(chǔ)，同時(shí)由物種的定義可知，生殖隔離也與新的生物種的分化和形成有關(guān)。生殖隔離組阻止了不同生物種間基因的交流，促使各個(gè)隔離種群具有較強(qiáng)的遺傳穩(wěn)定性，而如果沒(méi)有物種的相對(duì)穩(wěn)定性，就沒(méi)有生態(tài)系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。在自然選擇下，各個(gè)物種沿著與環(huán)境相適應(yīng)的方向發(fā)展，形成了今日地球上豐富多彩的生物多樣性[4]。（一）時(shí)間隔離有效地隔離了同地生物種，如美洲蟾蜍繁殖季節(jié)較早，弗氏蟾蜍的繁殖則較晚，繁殖時(shí)間的差異同一地的兩種蟾蜍隔離開來(lái)。（二）行為習(xí)性上的隔離在動(dòng)物中是最重要的隔離機(jī)制，動(dòng)物的求偶動(dòng)作、信號(hào)等往往十分專一，同一種地區(qū)相近的兩種動(dòng)物，由于求偶動(dòng)作的不同，交配行為也能有效地被阻止，所以習(xí)性隔離也是十分有效的隔離機(jī)制。（三）機(jī)械隔離指不同種類的動(dòng)物個(gè)體、大小差別很大（特別是生殖器官的結(jié)構(gòu)差別很大）這一因素阻礙了親緣關(guān)系較近的物種間的交配和授粉。有時(shí)，如植物，即使雜交發(fā)生了，雜交后代的花結(jié)構(gòu)也是極端不協(xié)調(diào)的組合，不能共同發(fā)揮功能作用。（四）交配成功率的降低能有效地防止雜交，如果真的發(fā)生了雜交，雜種后代一般也將是不育的，如馬和驢雜交而成的騾。盡管如此，物種之間的界限并非總是十分明確，這里我們提出亞種的概念，亞種間有明顯的遺傳差異，但沒(méi)有生殖隔離。如大山雀、小山雀、南山雀亞種，這些亞種都可以看作是形成中的種。（五）物種分化可以劃分為5個(gè)時(shí)期：物種分化靜止期、I期(DNA出現(xiàn)多態(tài)性起始和慢速分化的準(zhǔn)備期)、II期(DNA多態(tài)性迅速分化和趨異時(shí)期)、III期(物種平緩趨異和種化固定期)、IV期(物種分化完成期)。

圖1:物種分化的五個(gè)時(shí)期四、物種形成的方式物種形成是指物種數(shù)量的增加，上文我們已經(jīng)說(shuō)到成種理論模式眾多[5]。各種生物物種成種理論的出現(xiàn)，反映了科學(xué)家對(duì)這一問(wèn)題的關(guān)注與重視。然而由于所處的研究領(lǐng)域不同，理論基礎(chǔ)與出發(fā)點(diǎn)的不同，代表不同理論學(xué)派的專家之間的磋商、探討甚至爭(zhēng)議就在所難免。這類爭(zhēng)議歸納起來(lái)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面物種形成是漸變還是突變；地理成種和非地理成種的相對(duì)重要性；遺傳物質(zhì)與表型特征在物種形成中的作用；物種形成的模式是線系還是分支。生物界的各個(gè)門類變化很大,對(duì)于相應(yīng)的類群來(lái)說(shuō),特定的成種理論可能更為適合。應(yīng)清楚說(shuō)明的是,關(guān)于物種形成的各種理論并不是相互排斥或?qū)α⒌?，只是?qiáng)調(diào)物種形成的不同方面,它們之間很多是相互包容或互為印證的。為了更好地了解物種形成，下面以目前較為完善并被普遍接受的成種模式——地理成種模式為重點(diǎn)，從地理和非地理角度來(lái)剖析物種形成的機(jī)制。（一）地理成種指地理上更遠(yuǎn)的群體比臨近的群體更能通過(guò)不育或者行為差異而形成生殖上的隔離。這是因?yàn)槿后w的亞種此時(shí)已經(jīng)高度分化，遠(yuǎn)距離的群體如果相互接觸，可能不發(fā)生雜交繁殖。真正與地理分隔因素關(guān)系很大的是異域成種。1、原因同一個(gè)種群在被分開時(shí)，存在著“建立者效應(yīng)”，即兩個(gè)被分開種群的基因頻率，開始時(shí)往往是不完全相同甚至差別很大的。自然界中的突變是隨機(jī)進(jìn)行的，然而地點(diǎn)的不盡相同，造成環(huán)境對(duì)種群的不同選擇方向和選擇壓力，使得不同地點(diǎn)群體的遺傳結(jié)構(gòu)，朝著適應(yīng)環(huán)境條件的方向變化。[5]在自然選擇的作用下，群體間的遺傳差異累計(jì)到物種間的遺傳差異，最終形成了兩個(gè)不同