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基因 与 人 生命的基因中心法则 第 七 章 “自私”的基因与合作红利 PowerPoint Presentation
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基因 与 人 生命的基因中心法则 第 七 章 “自私”的基因与合作红利

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基因 与 人 生命的基因中心法则 第 七 章 “自私”的基因与合作红利 - PowerPoint PPT Presentation


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上海交通大学通识核心课. 教授 李大伟 电邮 daweili@sjtu.edu.cn 电话: 34204744 助教 朱 奇 电邮 zq0525@126.co 电话: 34205436. 基因 与 人 生命的基因中心法则 第 七 章 “自私”的基因与合作红利. 上海交通大学通识核心课. 教授 李大伟 电邮 daweili@sjtu.edu.cn 电话: 34204744

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上海交通大学通识核心课

教授李大伟 电邮 daweili@sjtu.edu.cn 电话:34204744

助教 朱 奇 电邮 zq0525@126.co 电话:34205436

基因与人

生命的基因中心法则

第七章

“自私”的基因与合作红利

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上海交通大学通识核心课

教授李大伟 电邮 daweili@sjtu.edu.cn 电话:34204744

助教 朱 奇 电邮 zq0525@126.co 电话:34205436

  • 本章主要内容:
    • 基因的交融-“你中有我,我中有你”
    • 基因间的战争与和平:基因间的依存与竞争造就生命演化
    • 基因的“自私性”造就个体的公益性
    • “自私”的基因决定了合作与发展

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基因的交融-“你中有我,我中有你”

基因传播策略的进化

1、远古的基因单体:基因独立复制

2、基因合作共同体-基因组:单细胞生物-基因组和基因传播

3、基因组间的合作:

A、不同基因组合作-真核细胞的形成

B 、相同基因组间的合作-多细胞生物

4、多细胞生物体间的合作:

A 、不同基因组个体间的合作-共生

B、相同基因组个体间的合作-社会

随机突变造成差异,没有方向性,但生物发展进化具有方向性。

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2. 基因间的战争与和平

基因间的依存与竞争造就生命演化

基因的自私性源于差异性,基因的传播是自我证明的最高原则

基因特征:

1、相对稳定性

2、随机突变性

3、自我传播性

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3. 基因的“自私性”造就个体的公益性

“自私”基因的进化方向-瞎子造表师

生物进化中的自私性与公益性是什么?

自私性:有利于自身生存几率增加,同时对其他个体生存几率有损,无论几率多小

公益性:有利于其他个体生存几率增加,同时对自身生存几率有损,无论几率多小

  • 矛盾的个体行为,不矛盾的基因特征
  • 同种细胞与个体间的合作:
      • 细胞间的合作:多细胞生物
      • 个体间的合作:社会

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合作红利-人类猎取猛犸象

Mammoth: 500万年-4500年前

现代人类:20万年前至今

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人类合作的基因设定

友好的基因突变:威廉姆综合症

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Williams Syndrome

威廉姆综合征:7号染色体基因缺失

1、Williams Syndrome is caused by the deletion of roughly 25 genes on chromosome 7.

2、Williams syndrome is a rare congenital disorder characterized by physical and development problems.

3、Although individuals with Williams syndrome may show competence in areas such as language, music and interpersonal relations, their IQs are usually low.

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威廉姆综合症儿童:人人都想成为你的好朋友

Children with Williams Syndrome: Everyone wants to be your friend

http://abcnews.go.com/Health/friendly-extreme-meet-kids-adults-williams-syndrome/story?id=13795416

ABC 20/20:

Friendly to the extreme: Meet Kids and Adults With Williams Syndrome

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不合作的孤僻症:Autism

多基因影响孤僻症

染色体多种异常影响基因

Deletion (1), duplication (2) and inversion (3) are all chromosome abnormalities that have been implicated in autism.

Beaudet AL. Autism: highly heritable but not inherited. Nat Med. 2007;13(5):534–6

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不合作的孤僻症:Autism

Autism Travel Practice –Autism Speak

航空公司帮助孤僻症患儿练习独立通过登机安检

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过度的攻击性:The Warrior Gene

基因 MAOA :热血英雄还是火暴脾气?

大约30%男性有战士基因“the warrior gene” – MAO-A 基因启动子重复序列差异

National Geographic Television

Henry Rollins says he has struggled with feelings of aggression his whole life.

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过度的攻击性:The Warrior Gene

Warrior Gene: MAOA基因启动子重复序列数: 2次, 3次, 3.5次, 4次, 5次

人群多为3-4次重复

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过度的攻击性:The Warrior Gene

Warrior Gene: MAOA基因启动子重复序列较少造成 MAO-A 蛋白水平较低

启动子重复序列个数影响MAO-A蛋白产生量

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过度的攻击性:The Warrior Gene

基因 MAOA :热血英雄还是冷血杀手?

MonoAmine Oxydase-A 通过降解影响神经系统的反应

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过度的攻击性:The Warrior Gene

MonoAmine Oxydase-A 通过消除5羟色胺影响神经系统的反应

人脑的多巴胺-5羟色胺调控系统

多巴胺途径

5羟色胺途径

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基因进化的博弈游戏:“自私的基因”演示合作的基因基础

“自私的基因”游戏规则基本符合基因进化特征

“自私的基因”游戏规则

基因特征:

1、保持基因的稳定性:每人(基因)分得一张牌,必须根据卡片颜色出牌

2、基因突变随机性:第一轮后每轮有1/10白色牌随机发出,拿到白色突变牌可以换任意颜色。

3、同种基因关系的三种基本选择:红色牌进攻、黄色牌互不侵犯、绿色牌合作。

游戏目标

获得最大积分,积分值以同色后代数量表示。

评分标准说明:

原则:1、(黄色)独立生产力=100%。 2、A(红色)进攻的基因取得分数取决于对手:对合作者(绿)>对独立者(黄)>对进攻者(红)。B (黄色)独立的基因取得分数:对合作者(绿)>对独立者(黄)>对进攻者(红)。 (绿色)合作的基因取得分数:对合作者(绿)>对独立者(黄)>对进攻者(红)。 3、与其他模型不同,本游戏引入合作红利概念。合作产生“红利”(或称“剩余价值”)。(绿色)合作者对合作者的得分总值大于200%. 随着进化,合作红利增加,进攻代价增加。

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基因进化的博弈游戏:“自私的基因”

“自私的基因”游戏规则基本符合基因进化特征

多人参与的游戏规则(以90人为例)

第一轮:地理隔绝下的碰撞-我们的祖先 (积分值采用表一)

1、全班根据座位分9个组,每个“基因”在组内与其他“基因”循环接触,并给对方积分卡上记分。接触次数应小于或等于小组总人数减2。例如全组是10个人,接触应少于或等于8次。

2、每组分数最高的前三名按分数比例,分得全组人数票(即其他人按比例换为与三个高分者同色小票),成为下轮比赛的该组 “基因祖先”。 每组“祖先”不得超过三名,如并列需随机决定取舍 。

第二轮:基因的迁徙-原始国度 (积分值采用表二)

1、就近3组合并为一大组。每组全体成员可以对本人“基因”颜色保密或公开,并寻找10个任意组内成员对决(次数应少于大组人数的1/3),按双方“基因”颜色记分。

2、领得白色突变牌的可以领取一个任意颜色“基因”牌,并在对决的任意时间要求换牌一次。

3、本轮在70%的“基因”完成10个分数记录后停止记分。

4、选取每组2个最高分者为“国王”和“王后”按比例分得全部人数票(即其他人按比例换为与2个高分者同色小票),

第三轮:基因趋同-帝国诞生 (积分值采用表三)

规则同第二轮,但全班成为1组,并寻找10个任意成员对决,按双方“基因”颜色记分。

得分最高者成为“基因总统”获得全部票数,所有“基因”颜色换为与总统相同颜色。

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基因进化的博弈游戏:“自私的基因”

记分规则:生产力,合作红利和进攻代价随着进化不断增加

博弈游戏:自私的基因记分表

表1

表2

表3

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基因进化的博弈游戏:“自私的基因”

进攻、合作、独立基因的此消彼长的必然趋势

什么是推动群体关系基因进化的动力?

:基因与人:“自私的基因”游戏

姓名: 总积分______________

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同种生物的群体中

进攻基因与合作基因的博弈

“自私的基因” 进化博弈游戏讨论总结

1、早期群体中的进攻与合作基因扩张的决定因素?

2、群体基因进化的必然趋势?

3、有性繁殖对基因进化的保护作用?

4、突变对基因进化的根本作用?

5、环境对基因进化的反馈作用?-感知和脑的发展

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