普通生物學(xué)23生物進(jìn)化

1、生命發(fā)展的必然2 5生物進(jìn)化論生物進(jìn)化論進(jìn)化進(jìn)化(evolution):(evolution): 指的是事物的演化或發(fā)展。指的是事物的演化或發(fā)展。生物進(jìn)化生物進(jìn)化: : 是指生物種群多樣性和適應(yīng)性的變化，或是指生物種群多樣性和適應(yīng)性的變化，或一個(gè)群體在長(zhǎng)期內(nèi)遺傳組成上的變化一個(gè)群體在長(zhǎng)期內(nèi)遺傳組成上的變化. .生物進(jìn)化論生物進(jìn)化論(The theory of evolution):(The theory of evolution):是關(guān)于生物是關(guān)于生物界歷史發(fā)展一般規(guī)律的科學(xué)。界歷史發(fā)展一般規(guī)律的科學(xué)。生物進(jìn)化研究?jī)?nèi)容及方法論生物進(jìn)化研究?jī)?nèi)容及方法論 生物進(jìn)化的主要研究?jī)?nèi)容生物進(jìn)化的主要研究?jī)?nèi)

2、容 1. 1.研究進(jìn)化的過(guò)程（將進(jìn)化作為一個(gè)歷史過(guò)程來(lái)研究）研究進(jìn)化的過(guò)程（將進(jìn)化作為一個(gè)歷史過(guò)程來(lái)研究） 進(jìn)化的事實(shí)和證據(jù)進(jìn)化的事實(shí)和證據(jù) 生物界的連續(xù)性（系統(tǒng)發(fā)生）生物界的連續(xù)性（系統(tǒng)發(fā)生） 生物界的不連續(xù)性（物種形成和滅絕）生物界的不連續(xù)性（物種形成和滅絕） 進(jìn)化的速度和方向（趨勢(shì)）進(jìn)化的速度和方向（趨勢(shì)） 2.2.研究進(jìn)化的機(jī)制和原因（將進(jìn)化作為進(jìn)行中的過(guò)程來(lái)研究）研究進(jìn)化的機(jī)制和原因（將進(jìn)化作為進(jìn)行中的過(guò)程來(lái)研究） 遺傳遺傳 變異變異 進(jìn)化因素（內(nèi)因、外因）進(jìn)化因素（內(nèi)因、外因）n一四八零年，基督教的一四八零年，基督教的圣經(jīng)圣經(jīng)中的中的“創(chuàng)世紀(jì)創(chuàng)世紀(jì)”的第一章，編造的第一章，編造了一

3、套奇妙的神話，說(shuō)上帝在六天之內(nèi)創(chuàng)造了生物和人。了一套奇妙的神話，說(shuō)上帝在六天之內(nèi)創(chuàng)造了生物和人。n第一天，上帝創(chuàng)造了天和地；第一天，上帝創(chuàng)造了天和地；n第二天，上帝造出了空氣；第二天，上帝造出了空氣；n第三天，上帝造出花和樹木；第三天，上帝造出花和樹木；n第四天，上帝造出大小光，大光管白天，小光管黑夜；第四天，上帝造出大小光，大光管白天，小光管黑夜；n第五天，上帝造出了鳥和魚，第五天，上帝造出了鳥和魚，n第六天，上帝照自己的形象造出了人，管理世上的一第六天，上帝照自己的形象造出了人，管理世上的一 切。被上切。被上帝造出來(lái)的生物和人，是永遠(yuǎn)不會(huì)變化的。帝造出來(lái)的生物和人，是永遠(yuǎn)不會(huì)變化的。n第七

4、天，上帝休息。第七天，上帝休息。神創(chuàng)論神創(chuàng)論 物種不變論的觀點(diǎn)一經(jīng)產(chǎn)生物種不變論的觀點(diǎn)一經(jīng)產(chǎn)生, ,很難消除，很難消除，進(jìn)化論與神創(chuàng)論的斗爭(zhēng)長(zhǎng)期存在進(jìn)化論與神創(chuàng)論的斗爭(zhēng)長(zhǎng)期存在. . 在田納西州，進(jìn)化論被禁止講授；在南加羅來(lái)納在田納西州，進(jìn)化論被禁止講授；在南加羅來(lái)納州，州， 官方教科書上竟然不準(zhǔn)提官方教科書上竟然不準(zhǔn)提“進(jìn)化進(jìn)化”術(shù)語(yǔ)和術(shù)語(yǔ)和“達(dá)爾達(dá)爾文文”的名字。最有意思的是的名字。最有意思的是美國(guó)加里福尼亞教育部美國(guó)加里福尼亞教育部法國(guó)博物學(xué)家、分類學(xué)家，1809年發(fā)表了動(dòng)物學(xué)哲學(xué)。拉馬克（拉馬克（LamarckLamarck ，17441744，81811829,12281829,12

5、28）n進(jìn)化的動(dòng)力和方向進(jìn)化的動(dòng)力和方向，是生物天生具有向上發(fā)展的內(nèi)在趨向，使，是生物天生具有向上發(fā)展的內(nèi)在趨向，使它們從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、低等到高等；（它們從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、低等到高等；（4 4）n原初動(dòng)物來(lái)源原初動(dòng)物來(lái)源: : 最原始生物則源于自然發(fā)生（最原始生物則源于自然發(fā)生（5 5）用進(jìn)廢退獲得性遺傳n“拉馬克是了不起的人啊！拉馬克是了不起的人?。≡谀莻€(gè)時(shí)代，為了解釋在那個(gè)時(shí)代，為了解釋進(jìn)化而提出系統(tǒng)性的理論，僅這一點(diǎn)就稱得上卓越的大進(jìn)化而提出系統(tǒng)性的理論，僅這一點(diǎn)就稱得上卓越的大學(xué)者。學(xué)者。 ” 日本日本 中性學(xué)說(shuō)的創(chuàng)始人中性學(xué)說(shuō)的創(chuàng)始人 木村木村按照拉馬克的觀點(diǎn)，按照拉馬克的觀點(diǎn)，(1)(1

6、)整個(gè)地球處于變化之中，它是由進(jìn)化而來(lái)；整個(gè)地球處于變化之中，它是由進(jìn)化而來(lái)；(2)(2)各門類的生物表現(xiàn)了生命的連續(xù)性，表現(xiàn)出是各門類的生物表現(xiàn)了生命的連續(xù)性，表現(xiàn)出是發(fā)展的；發(fā)展的；(3)(3)物種由漸變而形成。物種由漸變而形成。這些論點(diǎn)到今天還是有根據(jù)的。這些論點(diǎn)到今天還是有根據(jù)的。25.2.1 25.2.1 達(dá)爾文（達(dá)爾文（Charles Robert DarwinCharles Robert Darwin，1809180918821882） 英國(guó)人，英國(guó)人，19世紀(jì)杰出世紀(jì)杰出的生物學(xué)家、物種起源的生物學(xué)家、物種起源和發(fā)展學(xué)說(shuō)的創(chuàng)始者、和發(fā)展學(xué)說(shuō)的創(chuàng)始者、生物進(jìn)化論的奠基人。生物進(jìn)化

7、論的奠基人。 主要著作主要著作物種起物種起源源動(dòng)物和植物在家動(dòng)物和植物在家養(yǎng)下的變異養(yǎng)下的變異。 22歲的達(dá)爾文(1809-1882)開始貝格爾艦航行(1831-1836)位于厄瓜多爾西部加拉帕哥斯群島上13種雀類在形態(tài)上有許多共同點(diǎn)，表明它們的親緣關(guān)系很近，但它們喙的形狀和食物又有所不同。達(dá)爾文從這一現(xiàn)象推測(cè)最先該島僅有一種雀，后來(lái)由于食物不同而進(jìn)化分支為13種。達(dá)爾文還觀察到加拉帕哥斯群島大海龜頸的長(zhǎng)短與取食環(huán)境的關(guān)系。長(zhǎng)頸海龜生活在較為干旱的島嶼上，以高大的仙人掌為食；短頸海龜生活在較 為潮濕的島嶼上，以低矮的草類為食。達(dá)爾文從這一現(xiàn)象推測(cè)它們也來(lái)源于共同的祖先，因不同的取食環(huán)境而進(jìn)化成

8、不同的分支。在加拉帕哥斯群島還生活著兩種鬣蜥，其中一種與世界其他地方的鬣蜥沒什么兩樣，以植物為食；另一種稱為海洋鬣蜥，與陸地鬣蜥截然不同，這種鬣蜥能潛水，以礁石上的海藻為食，為此進(jìn)化出許多適應(yīng)性特征。達(dá)爾文認(rèn)為這種海洋鬣蜥是由陸地鬣蜥進(jìn)化而來(lái)的。25.2.2 環(huán)球考察取得豐碩成果的原因環(huán)球考察取得豐碩成果的原因n第一，他勤于采集標(biāo)本，善于觀察、思考和記錄。第一，他勤于采集標(biāo)本，善于觀察、思考和記錄。每到一個(gè)地方，他看到新事物，就要向本地人提每到一個(gè)地方，他看到新事物，就要向本地人提問(wèn)題，找答案。問(wèn)題，找答案。3907和和1329n 第二，他認(rèn)真學(xué)習(xí)。他離開英國(guó)時(shí)，隨身帶著一第二，他認(rèn)真學(xué)習(xí)。他

9、離開英國(guó)時(shí)，隨身帶著一本名著本名著萊伊爾萊伊爾(Lyell)的的地質(zhì)學(xué)原理地質(zhì)學(xué)原理上冊(cè)。上冊(cè)。n第三，他意志堅(jiān)強(qiáng)，勇于跟病痛作斗爭(zhēng)。經(jīng)常暈第三，他意志堅(jiān)強(qiáng)，勇于跟病痛作斗爭(zhēng)。經(jīng)常暈船，他仍能堅(jiān)持工作。船，他仍能堅(jiān)持工作。偉大的進(jìn)化論奠基人達(dá)爾文25.2.3 達(dá)爾文進(jìn)化論達(dá)爾文進(jìn)化論n(1)、達(dá)爾文認(rèn)為，世界不是靜止的，而是進(jìn)化的。物種、達(dá)爾文認(rèn)為，世界不是靜止的，而是進(jìn)化的。物種不斷的變異，新種產(chǎn)生，舊種消滅。不斷的變異，新種產(chǎn)生，舊種消滅。化石資料對(duì)此做了化石資料對(duì)此做了極好的證明。極好的證明。n(2)、生物進(jìn)化論是逐漸和連續(xù)的，其中不存在不連續(xù)、生物進(jìn)化論是逐漸和連續(xù)的，其中不存在不連續(xù)

10、的突變。達(dá)爾文指出：的突變。達(dá)爾文指出：“自然選擇只能通過(guò)累積輕微的、自然選擇只能通過(guò)累積輕微的、連續(xù)的、有益的變異而發(fā)生作用，所以不能產(chǎn)生巨大的連續(xù)的、有益的變異而發(fā)生作用，所以不能產(chǎn)生巨大的或突然的變化，它只能通過(guò)短且慢的步驟發(fā)生作用?；蛲蝗坏淖兓荒芡ㄟ^(guò)短且慢的步驟發(fā)生作用。n(3)、生物之間都有一定的親緣關(guān)系，他們有著共同的、生物之間都有一定的親緣關(guān)系，他們有著共同的祖先。一元論。祖先。一元論。拉馬克觀點(diǎn)：拉馬克觀點(diǎn)：生物起源和進(jìn)化的多元系統(tǒng)。各系統(tǒng)在生物起源和進(jìn)化的多元系統(tǒng)。各系統(tǒng)在開始時(shí)，緣于自然發(fā)生。開始時(shí)，緣于自然發(fā)生。達(dá)爾文觀點(diǎn)：達(dá)爾文觀點(diǎn)：生物起源的一元系統(tǒng)。最早生命由

11、化學(xué)生物起源的一元系統(tǒng)。最早生命由化學(xué)進(jìn)化產(chǎn)生。進(jìn)化產(chǎn)生。12(4)(4)、自然選擇是變異的最重要的途徑。、自然選擇是變異的最重要的途徑。n在同一群體的不同個(gè)體之間具有不同的變?cè)谕蝗后w的不同個(gè)體之間具有不同的變異，有些變異對(duì)生存比較有利，有些則不異，有些變異對(duì)生存比較有利，有些則不利，在生存斗爭(zhēng)中就出現(xiàn)適者生存、不適利，在生存斗爭(zhēng)中就出現(xiàn)適者生存、不適者淘汰的現(xiàn)象。自然選擇。者淘汰的現(xiàn)象。自然選擇。n這和拉馬克學(xué)說(shuō)也不一致。這和拉馬克學(xué)說(shuō)也不一致。生物變異自然選擇新種形成基因型頻率基因型頻率（genotypic frequencygenotypic frequency）：在一個(gè)種群：在一個(gè)種

12、群內(nèi)，由同源染色體同一位點(diǎn)上的等位基因所構(gòu)成的不同內(nèi)，由同源染色體同一位點(diǎn)上的等位基因所構(gòu)成的不同基因型所占的比例，就是基因型頻率?；蛐退嫉谋壤褪腔蛐皖l率?；蝾l率基因頻率（gene frequencygene frequency）：一個(gè)種群內(nèi)某一等位：一個(gè)種群內(nèi)某一等位基因占它的全部等位基因總數(shù)的比例，即為該基因的頻基因占它的全部等位基因總數(shù)的比例，即為該基因的頻率率。群體的遺傳結(jié)構(gòu)：群體的遺傳結(jié)構(gòu)：種群內(nèi)各種等位基因的頻率，以及它種群內(nèi)各種等位基因的頻率，以及它們?cè)诟鞣N基因型中的數(shù)量分布構(gòu)成的。們?cè)诟鞣N基因型中的數(shù)量分布構(gòu)成的。英國(guó)的遺傳學(xué)家普納特和著名的數(shù)學(xué)家哈代，哈代英國(guó)的遺

13、傳學(xué)家普納特和著名的數(shù)學(xué)家哈代，哈代拿起筆在餐巾上算了一番，得出結(jié)論拿起筆在餐巾上算了一番，得出結(jié)論：如果沒有其它因素：如果沒有其它因素加入的話，最初表現(xiàn)型的比例是多少，許多代以后也會(huì)是加入的話，最初表現(xiàn)型的比例是多少，許多代以后也會(huì)是多少，而且一直保持不變。普納特大喜過(guò)望，要求把這個(gè)多少，而且一直保持不變。普納特大喜過(guò)望，要求把這個(gè)結(jié)果拿去發(fā)表。德國(guó)的醫(yī)生溫伯格，結(jié)果拿去發(fā)表。德國(guó)的醫(yī)生溫伯格，“哈代溫伯格定哈代溫伯格定律律”。 人的白化病取決于隱性基因人的白化病取決于隱性基因a，假設(shè)調(diào)查發(fā)，假設(shè)調(diào)查發(fā)現(xiàn)每現(xiàn)每10000人中有一個(gè)白化病患者，問(wèn)人中有一個(gè)白化病患者，問(wèn)Aa的的人數(shù)是多少。人數(shù)

14、是多少。aa的頻率：的頻率：1/10000q2 = 0.0001p2 + 2p*(0.0001) + 0.0001=1得到得到q = 0.01p = 0.992pq = 0.0198某基因頻率為某基因頻率為0.2, 500.2, 50個(gè)個(gè)體個(gè)個(gè)體, , 只有一個(gè)個(gè)體攜帶該基因只有一個(gè)個(gè)體攜帶該基因, ,若該個(gè)體偶然死亡或失去交配機(jī)會(huì)若該個(gè)體偶然死亡或失去交配機(jī)會(huì), , 結(jié)果下一代該基因?qū)⒔Y(jié)果下一代該基因?qū)娜后w中消失從群體中消失, , 從而改變基因頻率。從而改變基因頻率。 AAAaAA AAAaAAAAAAaaAaAA AAAa AaAaaaAA AAAa Aa AA AAAA AAAa Aa

15、Aa AaAA AaAA AaAa aaAA AaAa aaAa aaAA AaAA aaaa aaaa aaAAAA與與AaAa同一表型可以交配，但不與同一表型可以交配，但不與aaaa交配。交配。aaaa只能同只能同aaaa交配。結(jié)果原來(lái)的交配。結(jié)果原來(lái)的AAAAAa Aa aaaa 的的1 1 2 2 1 1的比例，一代后即改為的比例，一代后即改為2 2 2 21 1。A A a a的基因頻率也由原來(lái)的基因頻率也由原來(lái)1 1 1 1，改為，改為3 3 2 2。AA=16/40=2/5Aa=16/40=2/5aa=8/40A a=3 2 2不隨機(jī)交配的基因頻率的改變由于個(gè)體遷移造成基因頻率的

16、改變25.3.4 自然選擇的類型自然選擇的類型n定向性選擇（定向性選擇（directional selectiondirectional selection）：）：抗性抗性選擇、選擇、 含油量選擇、含油量選擇、英國(guó)椒花蛾體色英國(guó)椒花蛾體色、結(jié)果是、結(jié)果是選擇了種群中的極端類型選擇了種群中的極端類型n 穩(wěn)定型選擇（穩(wěn)定型選擇（stabilizing selectionstabilizing selection）即選擇中間類型而淘汰兩極端類型，是對(duì)抗基因即選擇中間類型而淘汰兩極端類型，是對(duì)抗基因突變和基因漂變的選擇，使適應(yīng)性強(qiáng)的個(gè)體穩(wěn)突變和基因漂變的選擇，使適應(yīng)性強(qiáng)的個(gè)體穩(wěn)定地存在。定地存在。n中

17、斷性選擇（中斷性選擇（disruptive selectiondisruptive selection）即淘汰即淘汰中間類型，保持兩極端類型的選擇。中間類型，保持兩極端類型的選擇。紅色表示被淘汰紅色表示被淘汰中斷中斷 穩(wěn)定穩(wěn)定 定向定向猛犸象已絕滅擴(kuò)增擴(kuò)增取少量取少量樣品樣品擴(kuò)增擴(kuò)增取少量取少量樣品樣品Q RNARNA復(fù)制酶NTP大量新的Q RNAQ RNARNA復(fù)制酶NTPQ RNARNA復(fù)制酶NTP大量新的Q RNA 始祖鳥化石:前肢已演化成翅，仍有爪，有牙齒，含多節(jié)尾椎骨的長(zhǎng)尾巴居維葉：居維葉：在物種之間的比較解剖學(xué)和古生物學(xué)都有巨在物種之間的比較解剖學(xué)和古生物學(xué)都有巨大的造詣。大的造詣

18、。n同功器官同功器官人、貓、鯨和蝙蝠的前肢骨骼具有同源性人、貓、鯨和蝙蝠的前肢骨骼具有同源性魚 蠑螈 龜 雞 豬 牛 兔 人脊脊椎椎動(dòng)動(dòng)物物胚胚胎胎外外形形比比較較黑猩猩人大猩猩短尾猿大猩猩大猩猩各種動(dòng)物與人血紅蛋白質(zhì)各種動(dòng)物與人血紅蛋白質(zhì)鏈氨基酸組成差異數(shù)鏈氨基酸組成差異數(shù)動(dòng)物動(dòng)物差異數(shù)差異數(shù)長(zhǎng)臂猿長(zhǎng)臂猿羅羅 猴猴狗狗牛牛白白 鼠鼠 袋袋 鼠鼠蛙蛙七鰓鰻七鰓鰻1125281525372746家兔對(duì)人血清的抗血清與動(dòng)物血清的滴定比值以對(duì)人血清的滴定值為家兔對(duì)人血清的抗血清與動(dòng)物血清的滴定比值以對(duì)人血清的滴定值為100動(dòng)物動(dòng)物比值比值黑猩猩黑猩猩 大猩猩大猩猩長(zhǎng)臂猿長(zhǎng)臂猿狒狒狒狒蜘蛛猴蜘蛛猴狐猴

19、狐猴食蟻獸食蟻獸豬豬979279755837178“天下萬(wàn)物生于有，有生于天下萬(wàn)物生于有，有生于無(wú)無(wú)”。澳州西海岸的墊藻巖35億年前的蘭細(xì)菌化石億年前的蘭細(xì)菌化石最早動(dòng)物出現(xiàn)最早動(dòng)物出現(xiàn)最早真核細(xì)胞出現(xiàn)最早真核細(xì)胞出現(xiàn)蘭細(xì)菌光合作用，大氣蘭細(xì)菌光合作用，大氣中中 O2 積累積累 最早原核生物出現(xiàn)最早原核生物出現(xiàn)地球形成地球形成 25.6.2 25.6.2 宇宙的進(jìn)化和地球的形成宇宙的進(jìn)化和地球的形成宇宙大爆炸宇宙大爆炸恒星（太陽(yáng)）恒星（太陽(yáng)）原始星原始星星云收縮星云收縮巨大星云巨大星云行星（地球）行星（地球）25.6.3 25.6.3 生命來(lái)自無(wú)生命物質(zhì)生命來(lái)自無(wú)生命物質(zhì)化學(xué)進(jìn)化化學(xué)進(jìn)化(1).(1).從無(wú)機(jī)分子生成有機(jī)分子從無(wú)機(jī)分子生成有機(jī)分子 (2).(2).從有機(jī)小分子生成生物大分子從有機(jī)小分子生成生物大分子(3).(3).多分子體系的形成和原始生命的出現(xiàn)多分子體系的形成和原始生命的出現(xiàn)(4).(4).多分子體系生物化學(xué)過(guò)程的進(jìn)化和自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)的出多分子體系生物化學(xué)過(guò)程的進(jìn)化和自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)的出現(xiàn)現(xiàn)12341920s,1920s,奧巴林和霍爾丹：奧巴林和霍爾丹：化學(xué)演化期或前生物期。化學(xué)演化期或前生物期。n甲烷氨氣等混合物甲烷氨氣等混合物放電放電丙氨酸甘氨酸、氫氰酸、甲酸丙