Elements of Evolutionary Genetics（演化遗传学原理）

引用

Charlesworth, B., & Charlesworth, D. (2010). Elements of Evolutionary Genetics. Roberts and Company Publishers.

章节概要

全书共十章，另有一个数学与统计附录；据《自然·遗传学》上的书评（Mackay，2010），篇幅约 768 页。出版社介绍说，本书讲授如何建立进化中遗传过程的模型，以及如何用这些模型解释经典遗传数据和分子遗传数据。Mackay 书评的开头一段用同样的思路界定这一领域：突变和重组在选择、遗传漂变和迁移的作用下，如何在分离位点和数量性状上、在群体内部和群体之间、在短期和长期的时间尺度上产生遗传变异的格局；然后把这套理论应用于观察到的等位基因频率分布和数量性状的遗传方差，从而推断基因组的哪些区域按照中性突变与漂变的平衡所预期的方式进化，哪些区域显示出偏离的特征，例如平衡选择、选择性清除，或有害突变的清除。下面的章节顺序与这一图景相吻合。

第1章：Variability and Its Measurement（变异及其度量）

开篇一章讨论遗传变异及其度量方法。

第2章：Basic Selection Theory and the Maintenance of Variation（基本选择理论与变异的维持）

作用于单个位点的选择，以及变异得以维持而不是丧失的条件。

第3章：Directional Selection and Adaptation（定向选择与适应）

定向选择是与适应联系最紧密的过程，这里从遗传层面加以讨论。

第4章：Migration, Mutation and Selection（迁移、突变与选择）

迁移、突变和选择，作为改变遗传变异的过程放在一起讨论。

第5章：The Evolutionary Effects of Finite Population Size: Basic Theory（有限群体大小的进化效应：基本理论）

当群体规模有限时，遗传上会发生什么的基本理论；遗传漂变在书中从这里开始登场。

第6章：Molecular Evolution and Variation（分子进化与变异）

与 DNA 序列数据的联系：如何用前面建立的模型来解释分子水平上观察到的变异和分歧。

第7章：Genetic Effects of Spatial Structure（空间结构的遗传效应）

群体空间结构带来的遗传后果。

第8章：Multiple Sites and Loci（多位点）

处理范围由单个位点扩展到多个位点。

第9章：The Evolution of Breeding Systems, Sex Ratios and Life Histories（繁育系统、性比与生活史的进化）

一个应用章节，用遗传模型来探讨交配系统、性比和生活史的进化。

第10章：Some Topics in Genome Evolution（基因组进化的若干专题）

最后一章转向全基因组层面的若干专题。

数学与统计附录

关于各章所用数学和统计方法的参考部分。

核心概念

第1–4章

• 遗传变异性及其度量：第1章。
• 选择与变异的维持：第2章。
• 定向选择与适应：第3章。
• 迁移、突变与选择：各种力量的共同作用，第4章。

第5–8章

• 有限群体大小与漂变：第5章。
• 分子进化与变异：第6章。
• 空间结构：第7章。
• 多位点：第8章。

第9–10章与附录

• 繁育系统、性比与生活史：第9章。
• 基因组进化：第10章。

评析

优点

• 从基本原理一直讲到数据。 章节顺序从变异及其度量开始，发展选择、漂变和迁移，然后才把理论应用到分子数据、空间、多位点、繁育系统和基因组。出版社把本书介绍为既讲模型怎样建立、也讲怎样使用的指南。
• 与现代数据的联系很明确。 Mackay 的书评描述了把理论应用于等位基因频率分布和数量性状方差的做法，目录又让分子进化和基因组进化各占一章。
• 作者本身就在这一领域工作。 出版社的作者介绍说，两位作者都是皇家学会会员，研究群体遗传学、分子与基因组进化以及交配系统进化；他们也是 Evolution: A Very Short Introduction 的作者。
• 有专门的数学附录。 独立的数学与统计方法附录，使推导可供查阅，而不必把每种技术都放进正文各章。

局限

• 要求较高。 全书约 768 页，以理论为主。前置信息写的是遗传学和进化课程，加上对代数、微积分和基础概率的把握；不具备这些的读者会觉得吃力。
• 主题较窄。 目录围绕遗传过程及其模型。系统发育学、化石记录、物种形成和行为的进化不在章名之中，所以本书是对普通进化论教材的补充，而不是替代。
• 公开证据较少。 目录和出版社的介绍没有显示是否有习题，也看不出各章的节奏，因此这些问题无法根据这些资料来确定。

在课程中的定位

本课程中的其他进化论书籍范围更广。Zimmer 的 The Tangled Bank 和 Charlesworth 夫妇自己的 Evolution: A Very Short Introduction 是初次接触的读物，后者由同一对作者写成，简明介绍共同祖先、自然选择和其他过程如何解释适应、新物种和生命史。Bergstrom 与 Dugatkin 的 Evolution 以及 Futuyma 与 Kirkpatrick 的 Evolution 是涵盖整个学科的本科教材，达尔文的 On the Origin of Species 则是奠基之作。

Elements of Evolutionary Genetics 是这些书的专门化、数学化的配套读物。适合在普通进化论课程之后读，特别是在读过 Futuyma 与 Kirkpatrick 一书的群体遗传学各章之后，想看到这些模型是如何推导、又如何接受数据检验的时候。

如何使用本书

本书面向学过遗传学和进化论、并能熟练运用代数、微积分和基础概率的进化、遗传学或相关领域的研究生与高年级本科生。

实用的阅读安排：

• 核心： 按顺序读第1–5章。它们确立了变异、选择、突变、迁移和漂变，其余内容都以此为基础。
• 接着： 第6章讲分子数据，第8章讲多位点模型，阅读时打开附录。
• 按兴趣选读： 第7章讲空间结构，第9章讲繁育系统、性比和生活史，第10章讲基因组进化。
• 练习： 自己动手完成推导，并翻开一本普通进化论教材来了解生物学背景。