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1、动物学研究2008，Aug.29(4)：459-464CN53-1040/QISSN0254-5853ZoologicalResearchdoi:10.3724/SP.J.1141.2008.04459代谢途径的进化1,21,21,*孙桂玲，江永海，文建凡（1.中国科学院昆明动物研究所遗传资源与进化国家重点实验室，云南昆明650223；2.中国科学院研究生院，北京100049）摘要：生物的新陈代谢是通过一系列的代谢途径来实现的。这些调节精妙、相互协作的代谢途径是如何进化形成的一直是一个引人入胜的重要问题。自1945年有关该问题的第一个假说——“逆向进化假说”提出以来，
2、迄今已发展出七种假说，包括“逆向进化假说”、“半酶理论”、“向前发展模型”、“酶的招募假说”、“多功能酶特化假说”、“整个代谢途径的复制假说”和“从头创造假说”。其中最受关注的是“逆向进化假说”和“酶的招募假说”，而最近提出的“多功能酶特化假说”由于有较好的理论基础和实验证据支持，也逐渐引起人们的关注。本文对这些假说逐一作了概述,并结合作者的相关研究工作,对该领域的研究现状和发展趋势进行了分析讨论和展望。关键词：代谢途径；进化；假说中图分类号：Q591文献标识码：A文章编号：0254-5853(2008)04-0459-06EvolutionofMetabolicPa
3、thways1,21,21*SUNGui-ling,JIANGYong-hai,WENJian-fan(1.StateKeyLaboratoryofGeneticResourcesandEvolution,KunmingInstituteofZoology,theChineseAcademyofSciences,Kunming650223,China;2.GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)Abstract:Themetabolismoforganismsiscarriedou
4、tthroughaseriesofmetabolicpathways.Howtheseingeniouslyregulatedandcollaboratedmetabolicpathwaysevolvedhasbeenafascinatingandimportantquestionforsometime.Sincethe‘retro-evolutionhypothesis’wasfirstputforwardin1945,therehavebeensevenmainhypothesesconcerningtheevolutionofmetabolicpathways,
5、including‘retro-evolutionofpathways,‘semi-enzymatictheory’,‘forwarddevelopmentmodel’,‘enzymerecruitmenthypothesis’,‘specializationofmultifunctionalenzyme’,‘pathwayduplication’,and‘denovoinventionofpathways’.Amongthem,themostpopularhypothesesare‘retro-evolution’and‘enzymerecruitment’,and
6、recentlygreaterattentionhasbeenpaidtothe‘specializationofmultifunctionalenzyme’hypothesis,duetoitsstrongtheoreticalbasisandexperimentalevidence.Here,allofthesevenhypotheseswerereviewed,andthedevelopmentprospectofthisfieldanalyzed.Keywords:Metabolicpathway;Evolution;Hypothesis生物的新陈代谢是由一系
7、列的代谢途径具体来1逆向进化假说、半酶理论和向前发展模型完成的。正是由于这些代谢途径的本身的精妙调节和相互间的协调一致，生命活动才得以有条不紊地逆向进化（retro-evolutionorretrograde）假说是进行。因此代谢途径是如何起源、形成和进化发展Horowitz于1945年提出的，又称阶梯模型（stepwise的问题，一直是一个极为引人入胜的重要生物学问model）（Horowitz，1945）。该假说提出的前提有：题，但迄今仍悬而未决。经过前人不断的研究和探1）最早的生命体是异养的，靠消耗生命起源前就索，目前有关代谢途径起源进化的假说
