分子生態學

分子生態學是利用進化生物學理論 ， 採用分子生物學和基因組學的實驗方法和技術手段 、 統計學和數學的分析方法 ， 通過計算機科學的技術和算法 ， 旁及地學 、 古氣候學等, 研究物種和種群的遺傳變異及表觀遺傳變異 、 遺傳譜系, 探討生物多樣性演化 、 生物地理演化 、 物種分化 、 生態適應等的生態學和進化生物學機制 。 研究範圍包括種群演化歷史 、 種群分化和物種形成機制 、 寄主選擇 、 配偶選擇 、 繁殖行爲 、 生殖方式 、 精子競爭 、 擴散和建群 、 遺傳譜系地理演化 、 遺傳分化和局部適應 、 生態適應的遺傳基礎 、 氣候變化的生態學和進化生物學後果 、 生物對環境變化的響應機制 、 遺傳多樣性評估 、 食性鑑定 、 覓食行爲 、 瀕危生物貿易的監測 、 個體和種群鑑定 、 外來入侵種溯 源及入侵機制 、 遺傳修飾生物的生態風險評估 、 有害生物防控等 。 分支學科包括分子群體遺傳學 、 譜系生物地理學 、 生態基因組學 、 景觀遺傳學 、 系統發生群落生態學等 。 由於很多微生物不能很容易地在實驗室中培養 （ 海水中的 0.001 ~ 0.1 % ， 土壤中的 0.3 % 左右 ， 活性污泥中1 ~ 15 % 可被分離培養 ） ， 因此不能用傳統的鑑別和描述菌株的辦法研究它們 。 另外 ， 隨著聚合酶鏈式反應 ( PCR ) 技術的發展 ， 人們可以快速擴增遺傳物質DNA 。 環境樣品中DNA的擴增通常需要一組用於特定微生物的引物 ， 而得到遺傳物質的混合物 ， 將其分離 ， 隨後進行測序和鑑別 。 經典的分離辦法是通過克隆 ， 將擴增的DNA片段插入到細菌質粒上實現的 。 較新的方法包括變性梯度凝膠電泳 ( DGGE ) ， 可以更快地得到結果 。 分子生態學的發展也和DNA芯片的使用緊密相關 ， 該技術可以高通量檢測環境中的特定生物或基因 。 分子生態學中可以使用很多基因進行研究 ， 在分類學角度 ， 最常應用的基因是核糖體小亞基RNA ( SSU rRNA ) 。 而功能性基因的研究有助於判斷微生物在該環境中的活動 。 微生物生態學中和分子技術相關的一個重要問題就是 ， 這些生物以主動 （ 進行正常代謝和繁殖 ） 還是被動 （ 靜息休眠 ） 的方式存在 。 這可以用幾種方式來解決 ： 利用逆轉錄酶擴增活躍的基因 用熒光原位雜交 ( FISH ) 對環境中包含特定基因的細胞進行檢測和計數 。