如何分析基因进化速率

自有测序技术以来，人们就发现，同一个物种里的不同基因的进化速率差异很大。进化Z快和进化Z慢的基因，其进化速率可以有上千倍的差异。换句话说，进化Z快的基因里面发生了1000次氨基酸的替换，Z慢的基因才发生了一次替换。人们在尝试解释这个现象的时候，一般都会先入为主地认为，越"重要"（Functional Importance），或者说功能上受到“约束”（Functional Constraint）越大的基因，进化应该越慢。但究竟基因的"重要性"/"功能约束"实际上是什么，如何定义，如何测量，都没有人知道。结果人们都是反过来运用这个观点，即：序列越保守的基因，其产物对生物的重要性越大。尽管这种做法有一定实用价值，但是却无益于人们更深入地了解什么是基因的“重要性”/"功能约束"。要理解基因功能的"重要性"/"功能约束"的本质是什么，其中一个途径就是通过研究这个问题来提供相关的线索。这里需要提一句，功能重要性"Functional Importance"和功能约束"Functional Constraint"实际上是不一样的，下面会讲到它们之间的区别。

另一方面，对蛋白质进化速率的研究至少还有两个重要价值。首先，它催生了分子钟理论（Molecular Clock），为确定没有化石证据的生物存在的地质年代，提供了重要的技术手段。其次，它是分子进化的中性理论（Neutral Theory）的基础，而中性理论是达尔文进化论提出以后Z重要的改进。