生物基因组进化
遗传基因组与生物进化之间的关系
遗传基因组与生物进化之间的关系引言：生物进化是生物多样性产生和维持的重要机制，而基因组是生物进化的基础。
基因组可被视为生物体遗传信息的储存库，其中包含了决定生物形态、功能和行为特征的基因序列。
通过研究基因组的结构和功能，我们可以更好地理解生物进化的主要驱动力及其对物种形成和适应的影响。
一、基因组的结构与生物体的遗传特征基因组是由基因和非编码DNA序列组成的。
基因是DNA的一个部分，其中包含了编码蛋白质所需的信息。
基因决定了生物体的遗传特征，如外貌、身体构造和代谢功能等。
因此，基因组的结构与生物体的遗传特征密切相关。
基因组的结构也决定了遗传信息的传递方式。
在有性生物中，基因组由双亲遗传给后代。
遗传信息的传递过程中，基因组会发生变异，这是生物进化的重要驱动力之一。
基因组的变异可以通过基因重组、基因突变和染色体结构改变等方式产生，从而使物种获得新的遗传特征，进化成适应不同环境的生物体。
二、自然选择与基因组的演化自然选择是指环境中对个体适应度更高的特征更有可能传递给下一代的选择过程。
自然选择是生物进化的主要驱动力之一，它直接作用于个体的基因组。
自然选择通过对适应性特征的筛选，从而改变物种的基因组组成和频率。
当环境条件变化时，个体在生存和繁殖方面的差异会导致基因组在物种群体中的分布发生变化。
适应性特征将越来越常见，而不适应性特征将逐渐消失。
这种基因组的演化可以使物种更好地适应环境，并在漫长的进化过程中产生新的物种。
三、基因组的比较揭示了生物进化的关键点通过比较不同物种的基因组，我们可以揭示生物进化的关键点。
相对于基因组的相似性，基因组的差异更能说明物种之间的远近亲缘关系。
物种间的基因组差异反映了它们在演化历程中的分支点和进化速度。
基因组的比较还可以揭示遗传信息的分子机制，使我们更好地理解基因之间的相互作用、基因调控网络以及基因和环境之间的相互作用。
这些研究不仅提供了基因组演化的重要线索，也为疾病诊断、治疗和基因编辑等应用领域提供了潜在的机会。
基因组进化中基因家族的扩张和缩减
基因组进化中基因家族的扩张和缩减基因组是生命现象研究中的主要关注对象之一。
在基因组中，基因家族的扩张和缩减是一个长期存在的现象。
基因家族，指的是基因组中一组结构相似、进化关系密切、具有同一功能或相似功能的基因的集合体。
基因家族的扩张和缩减对生物的适应性和生存能力具有重要的影响。
1. 基因家族的扩张基因家族的扩张是指某些基因通过复制、反转录等机制，在基因组中不断增加，并不断演化成新的基因家族。
基因家族扩张的机制包括DNA复制、逆转录和转座子等三种机制。
其中，DNA复制机制是指参照物基因在基因组中通过拷贝形式产生副本，这使得基因家族能够快速扩张。
逆转录机制是指将RNA通过逆转录形成DNA，然后将其反向插入到其他基因位置中，造成基因家族的扩张。
转座子机制是基因家族扩展的重要方式，转座子是一种移动性的DNA片段，能够自主复制移动到其他位置，并插入到目标DNA的某个固定的位点。
这种机制能使得新基因家族在基因组中快速产生，并且全面保护了生命遗传信息的稳定性。
2. 基因家族的缩减基因家族的缩减是指某些基因由于表达过程中不必要的缺失、酵素功能退化等因素，按照理论模型逐渐缩减的现象。
基因家族的缩减机制主要包括缺失机制、酶功能退化、基因转座和突变等几种类型。
基因缺失机制是指某些基因由于表达过程中不必要的缺失或其他原因，逐渐退化和消逝。
酶功能退化是指某些基因由于酶功能的消退，不再被细胞需要，因此退化和消失。
基因转座是一种复杂的遗传机制，即某些基因在基因组中移动位置，可能在原来的位置上留下残余基因而逐渐退化，或者在转座过程中失去了一些功能而逐渐退化。
突变是指基因产生突变，进化成新的同时，可能也失去了旧的功能。
3. 基因家族对生物的影响基因家族的扩张和缩减对生物的适应性和生存能力具有重要的影响。
基因家族的扩张可以使得新生基因能够增强生物表现，起到了创新的作用。
基因家族的缩减则使得基因组保持一定的稳定性，不再出现增加的基因，从而使得生物的生命周期得到维持；此外，基因家族缩减也可以促进基因组的简化，减小垃圾DNA的积累，降低基因突变率，从而增强生物的适应能力。
生物科学中的基因组进化和基因功能调控
生物科学中的基因组进化和基因功能调控基因组的进化是生物学研究的重要方向，它研究基因组的演化规律以及不同物种的基因组之间的异同。
基因组由DNA分子组成，是生命体的遗传信息存储库，基因组的演化过程涉及到分子层面的变化、基因复制、基因组再组合和拼接以及自然选择等多个方面。
基因组的进化是通过基因改变和多样性的消失和积累来实现的。
基因组演化的过程中，基因不断地经过复制、突变和自然选择，不断形成新的差异和多样性。
生物进化的一个重要方面是基因组重构，包括分裂、重组、倒位和复制等形式。
进化过程中还涉及基因家族的出现和消失，基因转移等重要事件。
基因组进化的研究有助于我们理解基因序列演化的机制和不同物种之间的关系。
例如，研究化石遗传学可以通过古代DNA重建不同物种的基因组，为我们了解物种演化提供了更为直接和具体的证据。
另外，随着遗传学技术的进展，每个人的基因组也可以更为精确地测序和比较，这在疾病预防和治疗等方面也有很大的应用价值。
例如，遗传性疾病的治疗方法就可以根据个体基因组变异的情况来制定。
基因功能调控是指生物体内各种分子的相互作用，调节着基因的表达，以实现生命体适应环境和维持稳态。
基因表达调控主要由转录因子和非编码RNA来实现。
确定基因调控机制对于理解生物体的生理生化过程具有至关重要的意义。
转录因子是一类可以调节基因表达的蛋白质，对基因转录起着关键作用。
在基因表达调控的过程中，转录因子直接与DNA结合，可以在某些区域上引入修饰，如甲基化和去甲基化，从而影响基因的转录起始。
非编码RNA与转录因子一样也在基因表达调控中起着重要作用。
非编码RNA是指不编码蛋白质的RNA分子，但是它们可以通过抑制或促进基因表达来起到调控作用。
近年来，许多新型的非编码RNA已经得到发现，而发现这些RNA的功能注解需要进一步的实验验证。
基因功能调控是生物进化的一个重要方面。
基因调控的机制在不同物种间存在着很大的异同。
例如，在人类和其他物种的基因组中，同样拥有某一个基因，但是它们在实际功能上可能大不相同。
基因组学的进化研究
基因组学的进化研究近年来，随着科技的不断进步，基因组学的研究正迅速崛起为生物学领域的热点之一。
基因组学的进化研究，作为其中的重要分支，致力于探究物种之间基因组的演化规律以及相关的生物学意义。
本文将重点探讨基因组学的进化研究的主要内容和方法，并展示了其在生物学领域中的重要意义。
一、基因组学的进化研究内容1. 基因组演化分析基因组演化分析是基因组学的进化研究中的重要内容之一。
通过比较不同物种的基因组序列，在分子水平上研究基因的进化历史，揭示物种之间的亲缘关系以及遗传变异的模式和机制。
这项研究的成果不仅可以帮助我们更好地了解物种的起源和演化过程，还对于研究物种适应环境变化的机制、遗传疾病的发生和进化等方面有着重要意义。
2. 基因组结构和功能研究基因组结构和功能研究是基因组学的进化研究的另一个重要方向。
该研究旨在分析基因组中基因的分布和排列方式，研究基因组中的功能非编码区域，探究这些非编码区域在演化过程中的保守性和功能。
通过这个研究，我们可以了解到不同物种之间的基因组结构的差异和相似性，揭示基因与表型之间的关联性。
二、基因组学的进化研究方法1. 基因组测序技术基因组学的进化研究依赖于高通量测序技术的发展。
通过对不同物种的基因组进行测序，我们可以获取它们的基因组序列信息，为基因组演化以及结构和功能的研究提供数据基础。
目前，常用的测序技术包括Sanger测序、高通量测序和第三代DNA测序等。
2. 生物信息学分析生物信息学分析是基因组学的进化研究中必不可少的方法之一。
通过利用计算机技术进行基因组数据的存储、管理、处理和分析，可以发现隐藏在基因组中的重要信息。
常用的生物信息学工具包括基因组注释工具、序列比对工具、进化树构建工具等。
三、基因组学的进化研究的意义1. 深化对物种起源和演化的认识通过基因组学的进化研究，我们可以揭示不同物种之间的亲缘关系，推断物种起源和演化的历史，从而深化我们对生命起源和演化的认识。
2. 拓展对基因功能的理解基因组结构和功能研究可以帮助我们了解基因的功能性区域和非编码区域的作用，进一步认识基因表达调控和基因功能的机制。
基因变迁史
基因变迁史自从地球诞生以来，生物界经历了数百万年的演化过程。
在这个过程中，基因发生了无数次的变迁，为生物的多样性和适应性提供了基础。
本文将简要概述基因变迁史的主要事件和发展阶段。
一、原始生物时期(约38亿年前-5.4亿年前)在宇宙大爆炸之后，地球上出现了最早的生命形式。
这些原始生物主要由无机物质组成，通过化学反应产生了有机物质。
在这个时期，基因尚未形成，生物体的遗传信息主要通过DNA分子进行传递。
然而，这个时期的生物已经开始表现出一定的自组织、自我修复和对外界环境的适应能力。
二、真核生物时期(约5.4亿年前-2.5亿年前)随着时间的推移，地球上的生命逐渐分化为真核生物和原核生物两大类。
真核生物具有细胞核，可以进行更加复杂的代谢活动和基因表达。
在这个时期，基因结构开始出现明显的变化，如染色体的数量和形态的多样化。
此外，真核生物还发展出了更加复杂的细胞器，如线粒体、内质网等，为基因的调控和表达提供了更加完善的条件。
三、后口动物时期(约2.5亿年前-5400万年前)在真核生物的基础上，后口动物逐渐崛起。
这一时期的生物具有更为复杂的器官系统和行为特征，如捕食、繁殖等。
在这个过程中，基因的突变和重组频率逐渐增加，为生物的进化提供了强大的动力。
同时，后口动物还发展出了更加先进的神经系统，为基因的调控和表达提供了更加精细的手段。
四、鱼类时期(约4.6亿年前-2.5亿年前)鱼类是后口动物向两栖动物和爬行动物过渡的重要环节。
在这个时期，鱼类的基因组发生了重大变革，如眼睛的位置从头部移动到腹部，鳃裂的出现等。
这些变化使得鱼类能够更好地适应水生生活，为后来两栖动物和爬行动物的出现奠定了基础。
五、两栖动物时期(约2.5亿年前-1.4亿年前)两栖动物是一类具有特殊生活方式的动物，既能在水中生活也能在陆地上生活。
在这个时期，两栖动物的基因组进一步发生了变化，如四肢的分化、呼吸系统的升级等。
这些变化使得两栖动物能够在不同的生活环境中更好地生存和繁衍。
生物进化中的基因组重组与物种形成
生物进化中的基因组重组与物种形成生物进化是指生物物种在长期演化中所经历的遗传变化，其中基因组重组与物种形成是进化过程中的关键机制。
基因组重组可通过基因重组、基因突变和基因流动等方式改变个体的遗传物质，而物种形成则是基因组重组的结果。
一、基因组重组的方式基因重组是指在有性生殖中，父母个体通过交换染色体上的基因片段来产生新的组合。
这种方式通过随机交换配子中的染色体，使基因组得以重组。
基因突变是指个体基因组中发生的随机改变，可以是基因位点上的碱基改变或者基因结构的变异。
基因流动则是指基因从一群个体转移到另一群个体，这种方式可以在不同个体间产生基因组的混合。
二、基因组重组与物种的形成基因组重组在个体遗传物质的改变过程中发挥了重要的作用，对物种的形成起到了关键作用。
首先，基因重组通过染色体交换使得不同个体之间的基因组得以重新组合，这导致了新的遗传物质的产生，增加了遗传变异的可能性。
其次，基因突变使得个体基因组中的某些基因发生了改变，进一步增加了遗传变异的程度。
最后，基因流动使得不同个体之间的基因组相互混合，减少了种群间的遗传差异，使物种之间的差异减小。
基因组重组的结果可以影响物种的适应性和生存能力。
部分基因组重组能够产生新的优势基因组，使个体对环境适应能力增强，从而提高生存竞争力。
一些基因突变也可能导致新的形态特征的出现，进而影响物种的生存和繁衍能力。
此外，基因流动还可以促进物种间的基因交换，加速进化过程。
在物种形成过程中，基因组重组发挥着不可忽视的作用。
物种形成是由基因组的累积变异所驱动的，而基因组的重组则为累积变异提供了可能性。
基因组重组不仅可以增加生物的遗传变异程度，也可以改变种群间基因的分布和频率，进而促进物种形成。
总结起来，生物进化中的基因组重组与物种形成密切相关。
基因组重组通过基因重组、基因突变和基因流动等方式改变个体的遗传物质，从而为物种形成提供了基础。
基因组重组的方式和结果有助于生物适应环境和提高生存竞争力，进而影响物种的形态特征和生存能力。
基因组结构与功能的进化机制
基因组结构与功能的进化机制随着现代科技的发展，人们对基因组的了解越来越深入。
基因组是指生物体内所有基因序列的总和，是生命的基础和载体。
基因组的结构与功能众所周知，是生物进化的重要标志，也是生物多样性的重要来源。
基因组的进化机制是什么呢？下面我们来探讨一下基因组结构与功能的进化机制。
一、基因组结构的进化机制基因组的结构包括基因的排列、数量、长度、组成等。
基因组结构的进化机制主要有以下几种：1. 基因重复基因的重复是指同一个基因或部分基因在同一基因组内重复出现的现象。
基因重复是生物进化过程中的一个重要机制，它能够增加基因组的多样性和可塑性，推动基因家族的形成和发展。
2. 基因片段的移动和删除基因片段的移动和删除是指基因组内一些基因或基因片段的移位或删除。
这种现象在真核生物中较为普遍，特别是在中等重复序列和转座子基因中。
3. 基因重组基因重组是指基因组内两个相同或不同染色体之间，或同一染色体内两段DNA序列之间的重组。
基因重组可以重新组合信息，产生新的基因组构型，增加生物的适应性和可塑性。
4. 染色体的数目和形态变化染色体的数目和形态的变化是指生物的染色体数目和形态在进化过程中的改变。
这种现象常常出现在真核生物中，比如人类染色体的二倍体和四倍体。
二、基因组功能的进化机制基因组的功能主要包括基因的表达和调控、编码蛋白质等。
基因组功能的进化机制主要有以下几种：1. 基因剪接基因剪接是指在基因转录过程中，一种含有多个外显子的前体mRNA被切割和剪接成为一个或多个较短的成熟mRNA的过程。
基因剪接能够增加基因组结构多样性和蛋白质功能多样性，是真核生物基因组功能进化的重要机制之一。
2. 新基因产生新基因是指在基因组进化过程中由基因重复、转座和基因重组等机制产生的新基因序列。
新基因的产生能够增加生物的适应性和多样性，并为生物进化提供更多的潜在资源。
3. 基因家族扩张基因家族是指同源基因的集合，这些基因往往在基因组中的位置相近，具有相似的结构和生物学功能。
33-第14章 基因组与生物进化
Viral Eukaryo genesis
-
真核生物 病毒发生
假说
Bell P在2001年提出一个关于真核细胞源于DNA病毒的侵染 而产生的假说。作者根据两者DNA聚合酶的高度相似性， 认为细胞核DNA源于DNA病毒。病毒侵染古细菌，随后 内共生产生真核细胞。
J Mol Evol 53: 251–256，2001
核苷酸底物存在时可以完成RNA的合成。
核苷酸衍生物如NADP等参与重要生化反应过程。 RNA催化活性的发现解决了以往关于先有多聚核苷酸还是 先有多肽链的两难困境，表明最初的生化系统整个地集中 在RNA。
rRNA
分 子 结 构
这是与核糖体大亚基蛋白质结合的rRNA, 有6个结构域。实 验证明，蛋白质合成过程中，催化肽键合成的是rRNA分 子的 Nhomakorabea构域V。
试管发R生NA分分子子进进化化，，产产生活生性活更性强更的强RNA的分R子N。A分子。
DNA, RNA和蛋白质的起源关系
生命三系统的起源关系
1) 任何生命都有三个不可或缺的系统 ： 复制系统 转录系统 翻译系统
2) 上述三个系统的起源关系
Woese C认为，翻译系统最早建立, 其次是转录系统, 最后是复制系统。 没有准确高效的翻译系统, 遗传信 息的表达是无法实现的, 精确复制也失去了意义。
真核细胞起源的假说
有三种关于真核细胞起源的假说: 1) 共生假说: 古细菌进入真细菌彼此互助, 随
后 古细菌形成细胞核, 真细菌成为细胞器. 2) 直生假说: 存在含有核膜的细菌, 真核细胞 为 独立起源. 3) 病毒假说: 病毒侵入促使了真核生物的形成. Science 305:766, 2004
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寒武纪物种大爆发是病毒的产物is the result of virus creation1984年6月中旬，中国科学院南京古生物所硕士毕业生侯先光，来到云南澄江县的帽天山，寻找曾经生存于寒武纪的高肌虫化石。
7月1日下午3点左右，发现一块形状奇特又保存完整的化石，使他欣喜若狂，他用自己所学的知识判断，这是一块寒武纪早期的无脊椎动物化石。
他再接再厉，当天就发现了三块重要化石，这三块经进一步鉴定，分别是纳罗虫、腮虾虫和尖峰虫化石。
至此他打开了一扇古生物宝藏的大门，在以后的数天里，侯先光陆续发现了节肢动物、水母、蠕虫等许许多多同时期的古生物化石。
返回南京后，他与导师张文堂教授，撰写了《纳罗虫在亚洲大陆的发现》，后来将在澄江发现的化石经技术处理复原后，展现在人们面前的是各种生物姿态奇特、色彩斑斓让人称奇的5.3亿年前的海洋全景图，澄江的动物化石因此闻名于世界，被定名为“澄江动物群”。
在此之前的1909年，在加拿大发现的寒武纪中期的布尔吉斯动物化石群曾经轰动过世界，这个化石群距今有5.1亿年，比澄江动物群晚1500万年以上，澄江动物群是目前世界所发现的最古老、保存最完好的多门类动物群。
1947年在澳大利亚发现了距今5.8亿年前寒武纪末期的埃迪卡拉动物化石群。
奇异的是这个化石群与前上两化石群比较，物种间发生的突然性变化难以证明物种的连续性进化。
这个化石动物群中没有发现任何寒武纪的属种，就如各类的动物是在寒武纪时期迅速起源，不是经过长时间的演化慢慢变来的，澄江动物群记录了这段特殊时期生物群的全貌。
几乎现生动物的所有门类，都能在澄江化石群里找到它们的远祖代表，是寒武纪物种大爆发的最重要的记实。
寒武纪的物种大爆发是古生物学研究中的重大事件，因为其对达尔文的进化理论提出了严重的挑战，使其至今不能完善其说。
古生物学研究表明，地球的“年龄”大约有46亿年，从地球生命出现到今天已经38亿年，但在距今5.4亿年前的寒武纪之前，生命只是以藻类和菌类的简单形式或个别简单的多细胞物种存在于海洋里。
寒武纪之后，大量后生动物突然在海洋里出现，从单细胞藻类、菌类到多细胞后生动物演化特别快，短短千万年的时间里突然出现了大量不同门类的动物，这个星球上现存的物种几乎都是它们的后代。
因此有学者用“神迹”来描述这个寒武纪的物种大爆发，这么多门类、多形态的生命在同一时期产生，并且已具备生命物种最初的复杂性，使人有理由认为是上帝选择了寒武纪作为创造生命的时期，对达尔文提出的渐进连续的生物进化论提出诘难。
按照达尔文的自然进化思想，物种的变化是各种微小变化的累积，进化应该是连续不断的。
但这种设想显然与寒武纪的物种变化的实际情况不符，当科学家发现在寒武纪突然出现的三叶虫时，便认为可能会动摇进化论的基础。
在当时的社会环境，如果谁提出快速进化，就有神创论的嫌疑。
然而随着时间的推移和研究的深入，这些矛盾变得越发尖锐而不可调和。
因此人们对达尔文的渐变论做了修正，“达尔文在他的时代由于研究条件的限制，对生物演化的历史了解并不是很全面，他认为进化应该是慢速进化。
进入20世纪以来，大量的科学证据表明，进化应该是个快速的过程，澄江动物群就很典型。
”但为什么在寒武纪的几百万年的时间中物种发生快速发展，而寒武纪之前的几十亿年中生命长期停留在藻类、菌类或简单多细胞的形式，其间找不到任何过渡物种的化石；寒武纪之后的几亿年中各种物种各自向高等类别缓慢进化，再也没有出现一次物种的快速发展，以至出现一个全新类型的物种呢？寒武纪前地球必定出现了什么。
为了达尔文学说与现实之间的矛盾，学术界争议了上百年，物种进化是连续性还是跳跃式发展？全力支持达尔文的赫胥黎曾私下多次劝告达尔文接受跳跃式的进化观点，并警告说，“你这样毫无保留地接受自然界绝无跃进的观点，使你陷入不必要的困难之中。
”而达尔文深知，他的学说最具吸引力、最独到的地方乃是摒弃一切超然主义，用纯自然的观点解释生物的起源，他只有用渐进、微小的变化来解释复杂的大变化，才能持守他这种彻底的唯物主义立场。
他明确地说：“如果有人能证明，任何现有的复杂器官，不是从无数连续的、微小的突变而来，我的学说就得完全瓦解了。
”他给他的朋友、著名地质学家赖尔（Charles Lyell）的信中对跳跃式进化的观点持严厉批评的态度，“如果我的自然选择理论必须借重这种突然进化的过程才能说得通，我将弃之为粪土。
……如果在任何一个步骤中，需要加上神奇的进步，那自然选择理论就不值分文了。
”但如果进化真是跳跃式发展，一方面自然选择的渐变理论将被推倒，另一方面却无人能对跳跃式发展的原因找出令人满意的答案。
詹腓力在《审判达尔文》一书中指出，“细察之下，大突变进化的最大问题，在于它本身只不过是进化论与特别创造论之间毫无意义的中间路线。
你可将圣经中记载的人在尘土中被造也看成是大突变。
连续、渐进的自然选择理论既站立不住，跳跃的大突变主义又缺乏立论依据。
进化论陷入空前的危机中。
”詹腓力甚至提出对生命的起源重新构架，这种对达尔文学说的否定是人们难以接受的，科学家们期待与探索新的证据与理论，以在自然科学中彻底排除神的阴影。
对此曾出现种种假设与解释，都不能令人全盘信服；生态学对这一问题提出的一种解释是：在寒武纪之初，即多细胞动物刚刚出现之时，可以为动物占据的生态位都是空的，任何一种生命类型都可能找到一个适合的生存空间，因此发生了一次蔚为壮观的辐射进化，此后，由于所有的生态位都被占领，即使发生了大规模的物种绝灭，绝灭物种留下的空位也会迅速地被留存下来的物种占领，因而不存在产生动物全新类型的机遇。
但这又无法解释寒武纪前生命在原始状态悬浮几十亿年缓慢发展！二十世纪后半叶，随现代科学的迅猛发展，分子生物学与分子病毒学日渐成熟，学者们对生命本质了解也越来越清晰，特别是基因学说与基因工程技术的日渐成熟，这个难题可以得到合理的解释。
生物遗传的核心是基因，物种的本质是基因的种类或差异，生命的进化从根本上理解是基因组的进化；生物基因组的发展记录了生命每一步进化的痕迹，生物越复杂，它所需要的最小基因组也就越大，从支原体到高等植物和高等动物，基因从数量上和种类上随着物种的进化发生了巨大的变化。
基因组研究发现，一个能独立生存的细胞所需要的最小基因组大小为1.5Mb和1500条基因，少于这个数目的物种只能沦落为寄生物种，需要宿主细胞提供代谢物质完成生命周期，支原体基因在1000左右，因此是细胞的寄生物种，真核细胞（如酵母）基因组大小为8Mb和6000条基因，古菌的基因组大小为1.5-3Mb和1500-2700条基因之间，因此可以推测其生物学特征介于原核和真核生物之间；脊椎动物的基因在10,000-20,000条之间，人类基因组大小为3300Mb和40,000条基因，水稻基因组有40,000基因。
随基因组大小与数量的发展，物种的表现也低等到高等有了根本上的改变，直至人类这样高智能的物种出现。
到今天人类能反过来认识与研究自身，能用基因这个工具来改造物种。
基因研究发现基因复制是基因组进化的主要动力之一，这种复制不是指细胞繁殖过程中的复制形式，而是一个基因组中因复制产生两个相同的基因，复制的基因是另一个独立的基因，复制的概率为每100万年1%，因此随着时间的推移，一个物种的基因组因为复制会自然增长，重复的基因可以因突变而发生差异，这种差异是以每100万年约1%的速率累积，可以逐步演变产生不同的基因，如果新基因的产物是有害的，就被自然选择所去除，如果是有益的，就会扩展到整个群体而固定下来，从发生学的意义上这些基因是同源的，属于某一基因家属，但可能有各自独立的功能，由于不同功能基因的增加，物种的结构、表象和功能比原先的物种复杂了。
这种基因组的进化从时间上说是漫长的，同源基因序列的差异与时间成正比，因此可以作为进化钟，计算同源基因任何两个成员间产生趋异的时间，如果两个同源基因有20%的核苷酸差异，那么它们的发展可能经历了约2100万年。
以人珠蛋白为例，一个同源基因完成完全的分离至少需要一亿年时间。
这样的进化一般不会使新物种与原来的物种之间发生根本的改变，只是在原基础上的更新。
用这种基因组的进化机制用于解释于达尔文的进化论是非常完美的，给达尔文的物种的变化是各种微小变化累积的连续进化论提供了物质基础。
从脊柱动物的出现到高等哺乳动物人类的出现，基因组的基因数量翻了1~2倍，期间间隔的5亿年时间足以使物种的微小变化完成这样的累积。
基因组进化的另一种动力是外源基因的加入，这是因历史的原因达尔文没有想到的，二十世界七十年代细胞融合技术和单克隆抗体的产生是分子生物学和免疫学发展史中重要的里程碑，这种技术就是将能产生某一种抗体的B淋巴细胞与小鼠腹水瘤细胞融合，融合的细胞既有瘤细胞长期繁殖传代的特性，又能生成某种特定的抗体，用于生物医学的研究，融合瘤细胞是外源基因促使基因组发展的一个实例，证明外源基因的加入也是基因组进化的一种机制。
而病毒感染是自然界外源基因进入细胞典型的实例，病毒是寄生物种，它自身的基因组不足以完成自我生命周期，每一种病毒可以主动入侵某种特定的宿主细胞，在宿主细胞代谢系统的协助下，表达病毒基因组的产物和复制病毒，还可随宿主细胞的繁殖分裂传至下一代，甚至将病毒的基因组成分整合于宿主基因组。
在分子生物实验室，一些病毒经改造已发展成为人类理想的基因载体，在生物医学研究中和基因治疗中发挥重要的作用。
现在认识到在细胞生命活动中有一种内共生现象，如吞噬更小些的生命颗粒，如立克次体（一种比细胞简单的细胞内寄生物种），立克次体可演化为细胞内线粒体（一种细胞器），线粒体有独立的基因组，而线粒体的DNA和细胞核的DNA在进化过程中可以相互转移，前者转移的速率是2x10-5/代，后者是10-10/代，由于细胞的分裂传代是很短暂，这种速率相对于突变是很快的，这又是细胞将外源基因逐步改变发展作为己有基因的机制。
由于病毒因具有侵细胞的主动性，因此是细胞外源基因的最主要源流。
外源基因的参与比较因细胞自身基因突变而产生进化显得更直接更快捷。
由于病毒几乎可以感染所有的物种，使其成为基因的使者。
当一种病毒基因侵入细胞带入的基因产物对细胞发展有利时，基因就会得以保留，细胞还会将新基因和其赋予的新特征传给子代，发展成为新的群体；如对细胞不利时，则自然淘汰。
有人推测细胞核的出现就是原核细胞吞噬了大的病毒颗粒而演化成的，促使了原核细胞向真核细胞的进化。
由于病毒巨大的数量和种类（估计海洋中有1030病毒），加上病毒基因易变的特征，可以说病毒为入侵的物种所提供的新基因的广度（数量）、宽度（种类）和深度（结构的复杂性）几乎是无限的。
由自然选择对新基因进行筛选，形成这个万物众生千姿百态的生命世界。
以上述方式促使物种基因组的发展是以物种的传代累积并扩展的，一个简单物种如单细胞生物的传代是以分计算的，如今在任何一个分子生物学实验室中，用一个病毒载体将一个新的基因转入细胞并形成一个表达克隆是以天计算的，一个较复杂的两栖类物种的传代也仅以年计算，由病毒带入外源基因造成物种基因组的发展速度是自然突变造成的几个或十几个数量级，再加上外源基因的不同源和多彩性，物种的的快速进化、分化和多样性只能是外源基因（病毒）带来的。