
【醫】 determinate evolution
directional
【計】 vectoring
【化】 orientation
【醫】 orientation
evolution; evolve
【醫】 evolution
定向進化(Directed Evolution)是生物工程領域的重要技術手段,指通過人工設計的選擇壓力,在實驗室中模拟自然進化過程,對生物分子(如酶、抗體或核酸)進行多輪突變與篩選,最終獲得具有特定優化功能的變體。該術語在漢英詞典中對應“定向進化/Directed Evolution”,強調目标導向的遺傳修飾策略。
從技術原理分析,定向進化包含三個核心步驟:1. 基因庫構建(通過易錯PCR等方法引入多樣性);2. 表型篩選(建立高通量篩選體系);3. 疊代優化(多輪選擇累積有益突變)。美國國家生物技術信息中心(NCBI)的文獻數據庫顯示,該方法已成功應用于工業酶熱穩定性改造(來源:NCBI PubMed)和抗體親和力提升(來源:ScienceDirect期刊庫)。
在醫藥開發領域,定向進化技術助力開發了治療類風濕關節炎的阿達木單抗(Adalimumab),其結合位點經過多輪定向篩選優化。英國皇家化學會(RSC)的研究報告指出,該技術使酶催化效率最高可提升1000倍(來源:RSC Advances期刊)。
定向進化在不同學科背景中存在兩種主要解釋,需根據應用場景區分:
這一概念由德國生物學家艾默于1885年提出,認為生物進化受内在因素驅動,朝固定方向進行,與自然選擇無關。例如:
指實驗室中模拟自然進化過程,通過人工幹預加速生物分子的功能優化,主要步驟包括:
應用領域:
維度 | 生物學理論(直生論) | 現代生物技術 |
---|---|---|
核心機制 | 内在定向性 | 人工選擇+隨機突變 |
科學認可度 | 已邊緣化 | 廣泛應用(如2018年諾貝爾獎成果) |
時間尺度 | 數百萬年 | 數周至數月 |
如需更詳細技術案例,可參考《Nature》相關研究或知網文獻。
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