產生
分子生態學研究基礎
分子生物學攜帶蛋白質所需信息的DNA片段稱為基因（gene），它是DNA上決定生命有機體外部形態、內部結構和生理功能的基本單位，按功能分為可被轉錄形成MDNA，進而轉譯成多肽，構成各種結構蛋白和催化各種生化反應的酶和激素等的結構基因以及可調節控制結構基因表達的基因的調節基因。基因由丹麥遺傳學家Johansen W於1909年提出以稱謂“孟德爾因子”或孟德爾自己使用的“性狀單位（Chara-cter unit）”或“單位因子（Unit factor）”，而現代定義則為“遺傳信息的結構和功能單位”。每個DNA分子含有很多因基因，基因的複製過程就是4種鹼基按A配T，G配C的互補配對原則進行。因DNA分子是由兩條多核苷酸組成雙螺鏇結構，故複製時，DNA在酶的催化作用下，原來的兩條鏈先解鏇成單鏈，然後分別以自己為模板，配成相應的新鏈。這樣，1個母DNA分子便複製成兩個完全相像的分子，它說明了為什麼子代和親代相像的道理，即遺傳的實質是鹼基序列的複製過程。
分子生態學基因最重要的特徵是其從親代到子代相似的複製能力，以保證生命有機體遺傳的穩定性。然而，如果遺傳信息始終不變，就不可能有新的生命有機體類型的產生。事實上，地球上生物多樣性的存在已充分證明了遺傳信息攜帶者的基因具有變化的特徵，即基因突變（Mutation）。所有發生在基因的DNA序列中是由鹼基替代和鹼基缺失（Base deletion）等改變引起的，可以通過複製而遺傳的任何持續性改變改變都叫基因突變，它可發生在生殖細胞，也可發生在體細胞。其中，鹼基數量的變化是基因突變的一個重要原因。因為在不同的生命有機體類型之間，鹼基的數量是不同的，DNA以其加倍的4個符號，可以編譯成的MM藍本是無限的，說明基因突變也是無限的。其次，鹼基的內容不同，也會導致基因突變，如ACA和UCA，雖只一個鹼基之差，但含義是不同的。另外，鹼基排列次序的變化，也是導致基因突變的一個，如UCA和CUA，CGG和GGC，他們的鹼基完全相同，只是排列次序不同，因而其含義也不同。
基因是遺傳信息的攜帶者，而生命活動的執行者卻是蛋白質，即基因表達的產物。然而，生命有機體中的基因並非同時全部表達，其表達程度也各不相同。只有按一定的表達模式表達的基因，才能使遺傳信息與生命活動之間建立直接的聯繫。因此，真正執行生命活動的蛋白質是在基因調控下不斷變化的。此外，蛋白質分子，除有以胺基酸組成的並有一定順序的肽鏈結構外，還具有肽鏈在空間的捲曲摺疊而形成的三維空間結構，也只有處在這種特定的三維結構中的蛋白質分子，才能真正發揮生物功能。
因此，即使肽鏈的胺基酸序列不變，只要空間結構被破壞，就會導致蛋白質功能的喪失。
分子生物學在其迅速發展中起來越深刻地認識到基因與環境的相互作用是產生基因突變和基因多態的源泉。因此，分子生物學對分子生態學最本質的貢獻是闡明了外界環境對以中心法則為基礎的基因突變，基因表達和蛋白質活性施以深刻的影響，因此生命有機體隨著外界環境和內部生理狀態的不同而表現出不同的基因突變、基因表達和蛋白質活性差異，且這種差異存在著嚴格的時空特異性。依據這一分子生物學原理，即可在分子水平上研究和揭示生命有機體和環境之間相互作用的分子基礎和分子機理。
既然分子生物學規範意義上的分子水平是核酸和蛋白質等生物大分子，分子生態學規範意義上的分子水平也應該是核酸和蛋白質等生物大分子。因此，無機分子，有機分子，除核酸和蛋白質等生物大分子以外的生物分子或生物活性分子，都不是分子生態學規範意義上的分子水平。就其環境而言，從微觀的核內超微環境，到中觀的體內環境，再到巨觀的體外環境，直至到宇觀的全球環境，都對基因突變、基因表達和蛋白質活性施以深刻的影響，但限於目前的實驗手段有對巨觀的體外環境參數進行精確的定量測試，因此除膜電位以外，中觀和微觀環境因子對基因突變、基因表達和蛋白質活性影響的精確定量測試目前尚在努力的探索之中。
任務
基因庫從分子生物學的角度上看，種群是指能自由交配和繁殖的一群同種個體，它在一定的時間內擁有全部基因的總和稱為該種群的基因庫（Genepool），而攜帶的全部遺傳信息的總和又稱為該種群的基因組（Genome）。結合生態學和分子生物學對種群的定義和理解，分子生態學將在分子水平上，從結構研究（分子基礎和功能研究）和分子機制兩方面來研究種群與環境的相互作用，並將其作為自己的主流任務。
發展
分子標記客觀地說，分子生態學還是一門十分年輕的學科，它沒有公認的學科創始人和標識性的學術論著，其發展主要通過跟蹤精確的分子標記技術和分子檢測技術來準確地鑑別生物大分子結構與功能的差異，藉此來揭示生物與環境相互作用的分子機制，這是分子生物學最顯著的學科特徵。
分子生態學研究始終依賴和跟蹤分子標記技術和分子檢測技術。分子標記技術包括限制性片斷長度多態（Restriction fragment lengthpolymorphism, RFLP）、單核苷酸多態（Single nucleotide polymorphisms, SNP）、擴增片段長度多態性（Amplified fragment lengthpolymorphism, AFLP）、隨機擴增DNA多態性（Random amplified polymorphism DNA, RAPD）、可變的串連重複多態（Variable number oftandem repeats polymorphism, VNTRP）和PCR技術；分子檢測技術包括DNA（或RNA）序列分析、片段分析（長度分析），單鏈構象多態性（Single strand conformation polymorphism, SSCP）、變性梯度（Denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE），溫度梯度凝膠電泳（Temperature gradient gel electrophoresis, TGGE）、變性高效液相色譜（Denaturing high performance liquid chromatography, DHPLC）。
Weber（1989）通過PCR擴增和直接的序列測定發現了一類特殊的VNTR，其串連重複的核心單元僅由2個鹼基組成，稱為微衛星（Microsatellites），它與等位酶和RFLP一樣是很好的共顯性標記物。隨著基因組測序計畫的開展以及更多的蛋白質序列和結構的測定，微衛星可以揭示出更高水平的多態性。
研究
分子生態學研究然而，細胞內mRNA的信息還不能代表基因產物最終功能形成蛋白質的信息，mRNA的豐富度並不一定與最終表達產物蛋白質有直接關係，更何況許多功能蛋白還有翻譯後修飾和加工，包括蛋白質剪接，所以最終還是要用蛋白質研究來補充核酸分析數據。相對於基因組研究的進展速度，蛋白質組的研究顯得相對滯後，主要原因是研究手段中多技術問題尚未很好解決。分析全部10萬個基因的功能，最直接的是蛋白質組研究。而從這幾年中對基因組全序列分析已經完成的一些低等生物蛋白質組的研究看來，目前最現實、最有效的技術是雙向凝膠電泳分離純化蛋白質，結合計算機定量分析圖譜進一步用質譜對分離到的蛋白質進行鑑定，並運用現代生物信息學的知識和技術對所得到的天文數字的數據進行處理，對蛋白質組的研究可分為兩個階段：第一階段，建立一個細胞或一個組織或一個機體在“正常”條件下的蛋白質二維凝膠圖譜，或稱參考圖譜，即所謂“組成蛋白質組”。第二階段，則要研究在各種條件下的蛋白質組的變化，從中總結出生命活動的規律，可以稱為“功能蛋白質組”。
目前，分子生態學主要的技術手段是VNTR技術，其次是PCR技術，核酸測序和序列分析技術正在迅速發展，等位酶技術所占的比重較小。雖然基因組測序研究已經取得了突破性進展，但成功破譯基因組序列的物種或種群仍寥寥無幾，生物與環境相互作用的分子機制研究期待著對每一個物種及種群基因組序列的了解，顯然，這還要經歷生個較長的發展歷程。蛋白質組測序的開展使分子生態學研究又展現出新的曙光，使得人們能夠更容易的在微觀的、更真實直接的水平上了解生物與環境之間的聯繫和差異。以基因組序列和蛋白質序列的信息提取與分析和以生物信息的收集、存儲、管理、分析和提供為主要內容的生物信息學的迅猛發展，必然使分子生態學的研究進入一個闡明生態現象的分子機制的快速發展期。
相關詞條
生態環境
| 生態（Eco-）一詞源於古希臘字，意思是指家（house）或者我們的環境。簡單的說，生態就是指一切生物的生存狀態，以及它們之間和它與環境之間環環相扣的關係。生態學（Ecology)的產生最早也是從研究生物個體而開始。如今，生態學已經滲透到各個領域，“生態”一詞涉及的範疇也越來越廣，人們常常用“生態”來定義許多美好的事物，如健康的、美的、和諧的等事物均可冠以“生態”修飾。 |
