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出版者:Cambridge University Press

作者:Lemey, Philippe (EDT)/ Salemi, Marco (EDT)/ Vandamme, Anne-Mieke (EDT)

出品人:

页数:750

译者:

出版时间:2009-4-20

价格:USD 58.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521730716

丛书系列:

图书标签:

• 进化
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演化树的奥秘：追踪生命的史诗旅程 一部跨学科的宏伟叙事 本书并非一部传统的生物学教科书，而是一部关于生命历史、演化动力学以及信息编织的深度探索之作。它旨在引导读者跨越学科的藩篱，从分子层面的细微变化，一直延伸到宏观生态系统的复杂互动，构建一幅完整而动态的生命演化全景图。我们不专注于某一特定物种或某一特定演化阶段，而是聚焦于构建理解“时间如何雕刻生命”这一核心问题的理论框架和实用工具。 本书的核心论点在于，生命的历史并非一个线性的、可预测的进步过程，而是一个充满偶然性、制约因素与爆发性创新的复杂网络。要真正理解生物多样性，我们必须掌握解析生命“家谱”——系统发生树（Phylogenetic Trees）——的语言和技术。 --- 第一部分：构建生命的时间尺度 本部分深入探讨了构建和解释演化树所需的基本原则与方法论。我们将从最基础的遗传信息开始，探讨DNA、RNA和蛋白质序列如何承载着演化信息，以及这些信息如何被转化为可量化的度量。 第一章：序列的记忆——分子钟与替代模型 我们探讨了分子演化的基本速率。并非所有基因和蛋白质都在以相同的速度发生突变。本章详细介绍了如何利用分子钟假说（Molecular Clock Hypothesis）来校准演化事件的时间。这包括对泊松过程（Poisson Process）和更复杂的速率异构模型（Rate Heterogeneity Models）的深入解析。读者将学习到，如何选择和应用诸如Jukes-Cantor、Kimura双参数模型，乃至更精细的GTR+$Gamma$+I模型，来准确描述碱基或氨基酸替换的概率，从而避免在后续的树构建中引入系统性的误差。 第二章：形态学的复兴与整合 尽管分子数据占据了主导地位，但形态学特征（包括解剖结构、胚胎发育模式甚至化石记录）在揭示远古亲缘关系时依然不可替代。本章探讨了如何将离散和连续的形态学数据编码，并将其纳入系统发生分析的框架。我们着重介绍了“混合数据分析”（Total Evidence Approach），讨论了在处理不同类型数据时，如何权衡其信息量和潜在的冲突性，以构建最稳健的演化树。我们不会仅仅罗列特征，而是关注如何量化形态变化，例如，使用量化趋同（Convergence）和趋异（Divergence）的指标。 第三章：树的语言——拓扑结构与替代方案 演化树（拓扑结构）的解释是本领域的基础。我们详细分析了不同类型的树——有根树（Rooted）、无根树（Unrooted）、分支图（Cladograms）与系统发生图（Phylograms）的含义。更重要的是，本章聚焦于“树的迷思”：一个给定的数据集通常对应着无数个可能的树。我们介绍了解析树空间的方法，如最大简约法（Maximum Parsimony）、最大似然法（Maximum Likelihood）和贝叶斯推断（Bayesian Inference）的理论基础，强调它们在搜索最优拓扑结构时的计算复杂性和哲学差异。 --- 第二部分：动态过程与随机性 生命演化是一个连续的过程，涉及物种的形成、灭绝、基因的水平转移以及地理分布的变化。本部分致力于解析这些动态过程如何影响我们今天观察到的系统发生结构。 第四章：地理的约束——生物地理学的演化驱动力 地理因素是物种分化的主要驱动力之一。本章超越了简单的“谁与谁更接近”的范畴，转而探索板块构造、气候波动和生物区系变迁如何塑造了系统发生模式。我们介绍了分散分析（Dispersal-Extinction-Cladogenesis, DEC）模型和相关模型，这些模型允许研究者将地理历史事件嵌入到系统发生树中，量化分散事件相对于物种形成事件的相对频率。 第五章：基因的流动与水平的桥梁 理解生命史不能只关注垂直遗传。本章专门探讨了水平基因转移（Horizontal Gene Transfer, HGT）在细菌、古菌乃至真核生物演化中的关键作用。HGT的结果常常是“基因树”与“物种树”的不一致。我们详细介绍了识别HGT的统计方法，例如通过分析基因的GC含量偏差、密码子使用频率，以及对多基因系统发生分析（Multi-gene Phylogeny Analysis）的复杂处理。 第六章：灭绝的阴影与谱系动力学 一个谱系（Lineage）的长度并不等同于它的存活时间。谱系分支率和灭绝率是决定生物多样性当前状态的关键参数。本章介绍了谱系衍生率分析（Lineage-through-Time plots），以及如何利用这些工具来推断不同地质时期内物种形成的速度和灭绝的频率。我们探讨了“死亡陷阱”现象，即某些大的类群可能在演化上很古老，但其后代在统计学上却是“不成功的”，并展示了如何量化这种“演化成功”的真正含义。 --- 第三部分：模型校准与推断的挑战 构建并解释演化树是一个充满不确定性的过程。本部分关注如何评估分析结果的可靠性，以及如何处理演化史中的结构性偏差。 第七章：置信度的量化——替代性的检验 如何相信一个给定的分支是真实的？本章系统地介绍了评估系统发生学推断可靠性的统计工具。我们深入剖析了自举法（Bootstrapping）的原理及其局限性，并探讨了替代性的检验方法，如置信区间（Confidence Intervals）的计算和后验概率（Posterior Probabilities）在贝叶斯框架下的应用。重点在于理解，低置信度的分支并非意味着“不存在”，而是意味着数据对该特定关系的解析能力有限。 第八章：时间校准与化石的权重 将演化树放置在绝对时间轴上是揭示演化速率和事件发生日期的关键一步。本章细致地阐述了时间校准的复杂性，特别是如何利用化石记录作为“标尺”。我们讨论了“基于化石的校准”（Fossil Calibration）与“分子钟方法”的整合，以及如何处理“软约束”（Soft Constraints）和“硬约束”（Hard Constraints）在校准过程中的权衡，确保时间尺度推断的稳健性。 第九章：处理复杂性——超大规模基因组与共生演化 随着数据量的爆炸式增长，传统方法在处理数千个基因或完整基因组时面临瓶颈。本章聚焦于前沿方法，如核酸分子系统发生学（Phylogenomics）。此外，我们探讨了共生（Symbiosis）和内共生（Endosymbiosis）对系统发生树结构造成的根本性挑战。如何区分垂直遗传、HGT和内共生事件，以及如何构建能够反映这些复杂网络结构的“网络树”（Phylogenetic Networks），是本章讨论的焦点。 --- 结论：超越树的界限 本书最后强调，演化树只是一个模型，一个关于生命历史的最佳“叙事”。真正的目标是利用这些模型来提问更深刻的问题：生命起源的早期过程如何？人类对气候变化的响应在深层演化历史中有何先例？理解演化树的构建和解释，就是掌握了理解地球上所有生命共享历史的工具箱。本书提供的是一套工具和一种思维方式，用以批判性地审视和重构生命的史诗旅程。

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我购买了这本书的平装版，但老实说，我更倾向于把它放在研究桌最显眼的位置，随时可以翻阅，而不是束之高阁。这本书的“可读性”出乎我的意料。我本以为它会是那种需要带着字典和几本参考书才能啃下来的硬骨头，但事实是，它在叙事上的节奏感把握得非常好。作者擅长用提问来驱动章节的展开，这种对话式的写作风格，让阅读过程更像是一场与领域专家的深度交流，而不是单向的知识灌输。当你遇到一个棘手的问题时，往往翻开它，就能找到一个清晰的、基于逻辑而非武断的解答路径。这种连贯性和内在的逻辑张力，使得我即便在没有特定任务时，也会偶尔翻阅其中一两章，重新梳理自己对某个概念的理解，每次都能有新的启发。它确实是近年来在生命科学领域能让人读得“入迷”的少数几本学术著作之一。

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我是在一个需要快速掌握某种特定分析方法的紧要关头接触到这本手册的。坦率地说，我更偏向于那种实战型、步骤清晰的“操作指南”，而不是纯粹的理论探讨。这本书在这方面展现出了惊人的实用价值。它的章节结构非常巧妙，不像一些学术专著那样将“方法论”和“理论背景”割裂开来，而是将两者有机地融合在一起。你几乎可以把它想象成一个高阶的“工具箱”，每个工具（方法）都有明确的适用场景和详细的操作演示。我特别欣赏它在处理数据可视化方面的深入探讨，那些关于树状图（Phylogenetic Tree）不同展示方式的优劣分析，以及如何避免常见的解释性陷阱的忠告，简直是救了我好几次午夜的急救包。很多教科书只是简单罗列公式，但这本手册却非常注重“为什么”以及“如何避免错误”，这种以问题为导向的叙述方式，极大地加速了我的学习曲线，让我能够迅速将书中的知识转化为实际的研究产出。

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从一个资深研究者的角度来看，这本书最令人赞叹的是它所蕴含的广度和深度达到了一个近乎完美的平衡点。它没有沉溺于某个单一的计算模型或软件的讲解，而是提供了一个宏观的、关于整个学科思想框架的俯瞰。我尤其欣赏作者对历史脉络的梳理，从早期的形态学比较到如今的分子系统发育学的革命性进展，每一步的转折点都被清晰地标示出来，这对于理解当前研究范式的局限性至关重要。更难能可贵的是，它敢于探讨那些尚未完全解决的“灰色地带”——那些充满争议、需要更前沿数据和计算能力才能攻克的难题。这表明作者的视野并未局限于已有的成熟理论，而是积极地在推动学科向前发展。这种对未来趋势的洞察力和对当前研究前沿的精准把握，使得这本书不仅仅是回顾历史，更是指引未来研究方向的灯塔。

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这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴，那种深邃的蓝色调，配上古老的植物化石剪影，一下子就抓住了我的眼球。我一直对生命演化的宏大叙事抱有近乎痴迷的兴趣，而这本手册的装帧设计仿佛在向我诉说着跨越亿万年的时间故事。当你拿起它时，那种厚重感和纸张的质感都透露出一种沉淀已久、值得信赖的学术气息。我迫不及待地翻开首页，期待着作者能用何种方式，将复杂精密的系统发生学理论，以一种既严谨又不失文学性的笔触呈现出来。仅仅从排版和字体的选择上，就能感受到编辑团队的匠心，每一个图表的布局都经过深思熟虑，确保了阅读的流畅性，即便是初次接触这个领域的读者，也不会感到过于压迫。这种对细节的关注，让我对书的内容质量充满了信心，它显然不是那种匆匆忙忙拼凑出来的入门读物，而是倾注了大量心血的、足以作为案头工具书的经典之作。我甚至愿意花时间去研究一下这本书使用的纸张和印刷工艺，因为它本身就是一件艺术品。

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说实话，我是一个对数学和统计学有天然抗拒感的人，这也是我过去在接触系统发育学时最大的障碍。我总觉得那些复杂的模型和概率论推导让人望而却步。然而，这本手册在这方面做了极其人性化的处理。作者似乎非常懂得如何“翻译”那些晦涩的数学概念，他们使用了大量生动的类比和图示来解释核心的进化模型（比如最大似然法背后的逻辑），而不是直接堆砌复杂的矩阵运算。这使得那些原本需要深厚统计学背景才能理解的原理，变得触手可及。我发现自己不再是机械地使用软件的默认设置，而是真正理解了为什么选择特定的模型参数会对最终的进化树产生如此巨大的影响。这种“去神秘化”的处理方式，极大地提升了非专业背景读者的学习体验，让复杂变得可消化，让科学变得可亲近。

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