生命現(xiàn)象課件

第12單元我們都是一家人-演化【本著作除另有註明外，採取創(chuàng)用CC「姓名標(biāo)示－非商業(yè)性－相同方式分享」臺灣2.5版授權(quán)釋出】第12單元我們都是一家人【本著作除另有註明外，採取創(chuàng)用C思考『蓋婭(Gaia)』與『生命(Life)

』思考『蓋婭(Gaia)』與『生命(Life)』思考『生物多樣性』en:User:Justin思考『生物多樣性』en:User:Justin思考『植物的多樣性分佈』StenPorse思考『植物的多樣性分佈』StenPorse思考-達(dá)爾文和黑猩猩相似度99%!user:snowyowls思考-達(dá)爾文和黑猩猩相似度99%!user:snowyo思考物種起源–生命、人從何而來？思考物種起源–生命、人從何而來？蘇格拉底(Socrates)，470-399B.C.歸納法(Inductivemethod)：

類化(Generalization)與分類(Classification)的概念西方自然史家對生命史的觀察與記述…CopyofLysippos,Photographer/source-

EricGaba(User:Sting)西方自然史家對生命史的觀察與記述…CopyofLysip亞里斯多德(Aristotle)384-322B.C.自然之梯，理型早期博物學(xué)家的觀點CopyofLysippos,Photographer/source-

EricGaba(User:Sting)臺灣大學(xué)羅竹芳亞里斯多德(Aristotle)早期博物學(xué)家的觀點Copy蒲林尼(Plinius)“theElder”，23～79B.C.羅馬時期的自然史…蒲林尼(Plinius)“theElder”，23地理大發(fā)現(xiàn)的啟示-1400-1600諾亞方舟有多少個房間？1627年代之世界地圖樣貌地理大發(fā)現(xiàn)的啟示-1400-1600諾亞方舟有多少個房達(dá)爾文之前的生物學(xué)家們?nèi)绾慰创问?布豐Buffon居維葉Cuvier林奈(C.Linnaeus,瑞典1758)的貢獻(xiàn):生物學(xué)命名的二名法(binomialsystemofnomenclature)Type(模式標(biāo)本)的概念:holotype(正模標(biāo)本),paratype布豐(Buffon)居維葉(Cuvier)林奈Linnaeus達(dá)爾文之前的生物學(xué)家們?nèi)绾慰创问?布豐Buffon拉馬克(Larmack)對生命形式的觀點提出：生命形式可變(TransitionofOrganism)解釋機(jī)制-後天獲得性遺傳(InheritanceofAcquiredCharacteristics)Larmack1744-1829明代記載的非洲長頸鹿Licence:LicenceGFDL.Auteur:User:Valérie75LucaGaluzzi(Lucag)拉馬克(Larmack)對生命形式的觀點提出：生命形式達(dá)爾文(CharlesDarwin)的生命史觀：1809-1882達(dá)爾文(CharlesDarwin,1809)的生命史觀：生命經(jīng)由天擇(NaturalSelection)產(chǎn)生改變小獵犬號的航行之旅(VoyageoftheBeagle,1831-1836)加拉巴哥群島Madebyuserde:WEBMASTER達(dá)爾文(CharlesDarwin)的生命史觀：1809-達(dá)爾文雀-DarwinFinch【小獵犬號環(huán)球航行記】中的插圖達(dá)爾文雀-DarwinFinch【小獵犬號環(huán)球航行記】中的達(dá)爾文與雀鳥(影片2’19)達(dá)爾文與雀鳥(影片2’19)天擇與演化的適應(yīng)者達(dá)爾文之後100年，1970年代普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家彼得和蘿絲瑪莉．格蘭特欲瞭解達(dá)爾文如何判定演化的機(jī)制，探究加拉巴哥達(dá)芙妮麥哲小島的達(dá)爾文雀。該島1977年遭逢旱災(zāi)之後，兩種達(dá)爾文雀數(shù)量從1,300隻降至300隻，中型達(dá)爾文雀(主食種子)損失85%的族群。與1976年相比，有較大嘴喙族群增加6%，嘴喙增加0.5mm，平均深度增加4-5%。1984-1985年卻出現(xiàn)反壓力，大種子變少而小種子變多，因此造成對嘴喙較小者有利之生存條件。最適者為何？不同性狀僅在不同時空環(huán)境下呈現(xiàn)有利，不一定是嘴喙巨大者恆為有利。天擇作用在『生物的表現(xiàn)型』而不是個體之單一『基因』，故天擇不會選擇出所有適合性狀。天擇與演化的適應(yīng)者達(dá)爾文之後100年，1970年代普林華萊士(AlfredWallace)的生物地理觀與生命可變觀對達(dá)爾文天擇理論的貢獻(xiàn)OntheOriginofSpeciesbyMeansofNaturalSelection(1859)天擇說(NaturalSelection)華萊士(AlfredWallace)的生物地理觀與生命所有生物都具有極高的生殖潛能。遺傳變異存在族群中，隨機(jī)出現(xiàn)(突變)。生存競爭(Darwinfitness)。適應(yīng)值高者存活並延續(xù)遺傳組成。天擇(NaturalSelection)與物種形成生命的形式可改變，物種族群內(nèi)存在變異，新的生命可經(jīng)由演化產(chǎn)生，天擇與適應(yīng)是決定演化的主要機(jī)制。中性演化與遺傳漂變(drift)亦在塑造生物多樣性的生命史長河中參與作用。所有生物都具有極高的生殖潛能。天擇(NaturalSel演化Evolution成功解釋了生命的產(chǎn)生生命改變的機(jī)制生命的未來生物學(xué)或生命科學(xué)的基本問題終於得到解答?演化Evolution成功解釋了生命的產(chǎn)生ChristopherWalsh,HarvardMedicalSchoolTkgd2007ChristopherWalsh,HarvardMed達(dá)爾文無法回答的事？(1859年)遺傳的機(jī)制？生物演化如何在連續(xù)改變中達(dá)成？缺乏孟德爾現(xiàn)代遺傳理論(1900年)的達(dá)爾文思想與無法自圓其說的矛盾新達(dá)爾文學(xué)說與現(xiàn)代演化生物學(xué)(Modernsynthesis,1930(neo-Darwinism))

達(dá)爾文無法回答的事？(1859年)遺傳的機(jī)制？GregorMendel,1822-1884物理學(xué)、數(shù)學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)對演化生物學(xué)的貢獻(xiàn)…孟德爾的遺傳學(xué)理論Sutton的染色體學(xué)說ThomasMorgan的果蠅遺傳研究演化生物學(xué)MichalMaňasGregorMendel,1822-1884物理學(xué)、數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)家費雪(Fisher)Modernsynthesis(neo-Darwinism)1930-Haldane,Wright&Fisher….在生物學(xué)上演化的貢獻(xiàn)是無與倫比的-杜布藍(lán)斯基

(NothinginBiologyMakesSenseExcepttheLightofEvolution)-Dobzhansky新達(dá)爾文主義(新綜合理論)數(shù)學(xué)家費雪(Fisher)Modernsynthesis1950年代華生與克里克發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)，開啟分子生物學(xué)的新頁從分子的角度觀察微小的遺傳變異成為可能華森(JamesD.Watson)與克里克(FrancisCrick)

Photo:MarcLiebermanOriginallyuploadedbyMadprimePleasecredit"MadeleinePriceBall“ifusedinacommercialcontext

1950年代華生與克里克發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)，開啟分子生物學(xué)物種的概念：“種”是什麼？物種：自然的基礎(chǔ)單元生物種(BSC,Mayr1940)：利於操作的概念親緣種(PSC)PopulationThinking：物種以族群呈現(xiàn)自然中，族群內(nèi)的個體存在變異，天擇可改變族群基因與表型頻率。物種起源經(jīng)由自然選擇，種(species)是什麼？UniversityofKonstanz物種的概念：“種”是什麼？物種：自然的基礎(chǔ)單元物種起源經(jīng)由自NothinginEvolutionMakesSenseExcepttheLightofPopulationGeneticsPopulationThinking物種=族群NothinginEvolutionMakesSen天擇如何作用天擇的模式

(Selectionpatterns)穩(wěn)定選擇(Stabilizingselection)分裂選擇(Disruptiveselection)定向選擇(Directionalselection)天擇如何作用天擇的模式天擇如何改變族群內(nèi)基因與表型頻率蛋黃蝸牛(Cepaea)與其多型性(polymorphism)樺樹蛾的例子淺色型(白)樺樹蛾深色型(黑

)

樺樹蛾Cepaeahortensis、Cepaeavindobonensis與Cepaeanemoralis

這樣有問題嗎？PicturetakenbyOlafLeillingerPicturetakenbyOlafLeillingerRobertNordsieck(Rnordsieck)User:Erbsensuppe天擇如何改變族群內(nèi)基因與表型頻率蛋黃蝸牛(Cepaea)樺種化模式(Patternofspeciation)異域種化(allopatricspeciation)鄰域種化

(parapatricspeciation)同域種化

(sympatricspeciation)種化模式(Patternofspeciation)異域磐古古陸地理變異可促成物種分化與生成Originalimageofthepangaeamadebyen:User:Kieff.中文版

modifiedbyKaurJmebOriginaluploaderwasMcyjerryaten.wikipedia磐古古陸地理變異可促成物種分化與生成Originalima達(dá)爾文的預(yù)期化石證據(jù)多顯示為此演化(改變)速率漸變(Gradualism)與點斷平衡(punctuatedequilibrium,頓變)

達(dá)爾文的預(yù)期化石證據(jù)多顯示為此演化(改變)速率漸變(G滅絕

(Extinction):生命必經(jīng)的過程演化：生命的形式可改變，物種族群內(nèi)存在變異。新的生命可經(jīng)由演化產(chǎn)生，物種會滅絕，生物多樣性經(jīng)由滅絕喪失。背景滅絕與大滅絕過去曾發(fā)生五次大滅絕事件寒武紀(jì)(Cambrian)末

500mya奧陶紀(jì)(Ordovician)末425mya泥盆紀(jì)(Devonian)末345mya二疊紀(jì)(Permian)末225mya白堊紀(jì)(Cretaceous)末65mya滅絕(Extinction):生命必經(jīng)的過程演化：生命的已滅絕的不同動物類群隨之消逝的是物種、

基因與其一切關(guān)聯(lián)性Steveoc86OriginaluploaderwasKilldevilaten.wikipediaLaterversion(s)wereuploadedbyTimefornothing,AzaTothaten.wikipediaMistvan已滅絕的不同動物類群隨之消逝的是物種、基因與其一切關(guān)聯(lián)性S演化的尺度巨演化Macroevolution微演化

Microevolution演化的尺度巨演化Macroevolution微演化Mic演化發(fā)生學(xué)演化發(fā)生學(xué)(evo-devo)：一個新的觀點從發(fā)育的角度來理解生命演化不同生物間分享共通的分子機(jī)制與調(diào)控路徑改變相關(guān)基因的表現(xiàn)範(fàn)圍─改變體制結(jié)構(gòu)─生物多樣性實例:Hox

基因群(動物界)MADS-box(植物界)演化發(fā)生學(xué)演化發(fā)生學(xué)(evo-devo)：一個新的觀點演化演化一詞本身並無進(jìn)步的意涵達(dá)爾文對演化所賦予的定義也僅有「代代相傳、可改變」的生物意義。因此生命本身並非固定不變的形式，在漫長的生命史中，生命會改變，新的生命會產(chǎn)生，舊有的生命會滅絕，天擇從中作用並挑選適應(yīng)值高者。這一切的改變，就是生命的演化。演化演化一詞本身並無進(jìn)步的意涵Page37參考書目與影片參考書目NeilA.Campbell,JaneB.Reece,LisaA.Urry,MichaelL.Cain,StevenA.Wasserman,PeterV.Minorsky,RobertB.Jackson(2008).Biology.Eighthedition.Chapter22~25.SanFrancisco:BenjaminCummings.參考影片DiscoveryChannel達(dá)爾文之島。NationalGeography達(dá)爾文的演化遠(yuǎn)征Page37參考書目與影片參考書目第12單元我們都是一家人-演化【本著作除另有註明外，採取創(chuàng)用CC「姓名標(biāo)示－非商業(yè)性－相同方式分享」臺灣2.5版授權(quán)釋出】第12單元我們都是一家人【本著作除另有註明外，採取創(chuàng)用C思考『蓋婭(Gaia)』與『生命(Life)

』思考『蓋婭(Gaia)』與『生命(Life)』思考『生物多樣性』en:User:Justin思考『生物多樣性』en:User:Justin思考『植物的多樣性分佈』StenPorse思考『植物的多樣性分佈』StenPorse思考-達(dá)爾文和黑猩猩相似度99%!user:snowyowls思考-達(dá)爾文和黑猩猩相似度99%!user:snowyo思考物種起源–生命、人從何而來？思考物種起源–生命、人從何而來？蘇格拉底(Socrates)，470-399B.C.歸納法(Inductivemethod)：

類化(Generalization)與分類(Classification)的概念西方自然史家對生命史的觀察與記述…CopyofLysippos,Photographer/source-

EricGaba(User:Sting)西方自然史家對生命史的觀察與記述…CopyofLysip亞里斯多德(Aristotle)384-322B.C.自然之梯，理型早期博物學(xué)家的觀點CopyofLysippos,Photographer/source-

EricGaba(User:Sting)臺灣大學(xué)羅竹芳亞里斯多德(Aristotle)早期博物學(xué)家的觀點Copy蒲林尼(Plinius)“theElder”，23～79B.C.羅馬時期的自然史…蒲林尼(Plinius)“theElder”，23地理大發(fā)現(xiàn)的啟示-1400-1600諾亞方舟有多少個房間？1627年代之世界地圖樣貌地理大發(fā)現(xiàn)的啟示-1400-1600諾亞方舟有多少個房達(dá)爾文之前的生物學(xué)家們?nèi)绾慰创问?布豐Buffon居維葉Cuvier林奈(C.Linnaeus,瑞典1758)的貢獻(xiàn):生物學(xué)命名的二名法(binomialsystemofnomenclature)Type(模式標(biāo)本)的概念:holotype(正模標(biāo)本),paratype布豐(Buffon)居維葉(Cuvier)林奈Linnaeus達(dá)爾文之前的生物學(xué)家們?nèi)绾慰创问?布豐Buffon拉馬克(Larmack)對生命形式的觀點提出：生命形式可變(TransitionofOrganism)解釋機(jī)制-後天獲得性遺傳(InheritanceofAcquiredCharacteristics)Larmack1744-1829明代記載的非洲長頸鹿Licence:LicenceGFDL.Auteur:User:Valérie75LucaGaluzzi(Lucag)拉馬克(Larmack)對生命形式的觀點提出：生命形式達(dá)爾文(CharlesDarwin)的生命史觀：1809-1882達(dá)爾文(CharlesDarwin,1809)的生命史觀：生命經(jīng)由天擇(NaturalSelection)產(chǎn)生改變小獵犬號的航行之旅(VoyageoftheBeagle,1831-1836)加拉巴哥群島Madebyuserde:WEBMASTER達(dá)爾文(CharlesDarwin)的生命史觀：1809-達(dá)爾文雀-DarwinFinch【小獵犬號環(huán)球航行記】中的插圖達(dá)爾文雀-DarwinFinch【小獵犬號環(huán)球航行記】中的達(dá)爾文與雀鳥(影片2’19)達(dá)爾文與雀鳥(影片2’19)天擇與演化的適應(yīng)者達(dá)爾文之後100年，1970年代普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家彼得和蘿絲瑪莉．格蘭特欲瞭解達(dá)爾文如何判定演化的機(jī)制，探究加拉巴哥達(dá)芙妮麥哲小島的達(dá)爾文雀。該島1977年遭逢旱災(zāi)之後，兩種達(dá)爾文雀數(shù)量從1,300隻降至300隻，中型達(dá)爾文雀(主食種子)損失85%的族群。與1976年相比，有較大嘴喙族群增加6%，嘴喙增加0.5mm，平均深度增加4-5%。1984-1985年卻出現(xiàn)反壓力，大種子變少而小種子變多，因此造成對嘴喙較小者有利之生存條件。最適者為何？不同性狀僅在不同時空環(huán)境下呈現(xiàn)有利，不一定是嘴喙巨大者恆為有利。天擇作用在『生物的表現(xiàn)型』而不是個體之單一『基因』，故天擇不會選擇出所有適合性狀。天擇與演化的適應(yīng)者達(dá)爾文之後100年，1970年代普林華萊士(AlfredWallace)的生物地理觀與生命可變觀對達(dá)爾文天擇理論的貢獻(xiàn)OntheOriginofSpeciesbyMeansofNaturalSelection(1859)天擇說(NaturalSelection)華萊士(AlfredWallace)的生物地理觀與生命所有生物都具有極高的生殖潛能。遺傳變異存在族群中，隨機(jī)出現(xiàn)(突變)。生存競爭(Darwinfitness)。適應(yīng)值高者存活並延續(xù)遺傳組成。天擇(NaturalSelection)與物種形成生命的形式可改變，物種族群內(nèi)存在變異，新的生命可經(jīng)由演化產(chǎn)生，天擇與適應(yīng)是決定演化的主要機(jī)制。中性演化與遺傳漂變(drift)亦在塑造生物多樣性的生命史長河中參與作用。所有生物都具有極高的生殖潛能。天擇(NaturalSel演化Evolution成功解釋了生命的產(chǎn)生生命改變的機(jī)制生命的未來生物學(xué)或生命科學(xué)的基本問題終於得到解答?演化Evolution成功解釋了生命的產(chǎn)生ChristopherWalsh,HarvardMedicalSchoolTkgd2007ChristopherWalsh,HarvardMed達(dá)爾文無法回答的事？(1859年)遺傳的機(jī)制？生物演化如何在連續(xù)改變中達(dá)成？缺乏孟德爾現(xiàn)代遺傳理論(1900年)的達(dá)爾文思想與無法自圓其說的矛盾新達(dá)爾文學(xué)說與現(xiàn)代演化生物學(xué)(Modernsynthesis,1930(neo-Darwinism))

達(dá)爾文無法回答的事？(1859年)遺傳的機(jī)制？GregorMendel,1822-1884物理學(xué)、數(shù)學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)對演化生物學(xué)的貢獻(xiàn)…孟德爾的遺傳學(xué)理論Sutton的染色體學(xué)說ThomasMorgan的果蠅遺傳研究演化生物學(xué)MichalMaňasGregorMendel,1822-1884物理學(xué)、數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)家費雪(Fisher)Modernsynthesis(neo-Darwinism)1930-Haldane,Wright&Fisher….在生物學(xué)上演化的貢獻(xiàn)是無與倫比的-杜布藍(lán)斯基

(NothinginBiologyMakesSenseExcepttheLightofEvolution)-Dobzhansky新達(dá)爾文主義(新綜合理論)數(shù)學(xué)家費雪(Fisher)Modernsynthesis1950年代華生與克里克發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)，開啟分子生物學(xué)的新頁從分子的角度觀察微小的遺傳變異成為可能華森(JamesD.Watson)與克里克(FrancisCrick)

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1950年代華生與克里克發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)，開啟分子生物學(xué)物種的概念：“種”是什麼？物種：自然的基礎(chǔ)單元生物種(BSC,Mayr1940)：利於操作的概念親緣種(PSC)PopulationThinking：物種以族群呈現(xiàn)自然中，族群內(nèi)的個體存在變異，天擇可改變族群基因與表型頻率。物種起源經(jīng)由自然選擇，種(species)是什麼？UniversityofKonstanz物種的概念：“種”是什麼？物種：自然的基礎(chǔ)單元物種起源經(jīng)由自NothinginEvolutionMakesSenseExcepttheLightofPopulationGeneticsPopulationThinking物種=族群NothinginEvolutionMakesSen天擇如何作用天擇的模式

(Selectionpatterns)穩(wěn)定選擇(Stabilizingselection)分裂選擇(Disruptiveselection)定向選擇(Directionalselection)天擇如何作用天擇的模式天擇如何改變族群內(nèi)基因與表型頻率蛋黃蝸牛(Cepaea)與其多型性(polymorphism)樺樹蛾的例子淺色型(白)樺樹蛾深色型(黑

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樺樹蛾Cepaeahortensis、Cepaeavindobonensis與Cepaeanemoralis

這樣有問題嗎？PicturetakenbyOlafLeillingerPicturetakenbyOlafLeillingerRobertNordsieck(Rnordsieck)User:Erbsensuppe天擇如何改變族群內(nèi)基因與表型頻率蛋黃蝸牛(Cepaea)樺種化模式(Patternofspeciation)異域種化(allopatricspeciation)鄰域種化

(parapatricspeciation)同域種化

(sympatricspeciation)種化模式(Patternofspeciation)異域磐古古陸地理變異可促成物種分化與生成Originalimageofthepangaeamadebyen:User:Kieff.中文版

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