生物的完美進(jìn)化

Theperfectionofanimals

生物的完美進(jìn)化

by---戚佳煒

鄭翔1形態(tài)結(jié)構(gòu)的進(jìn)化1生理功能的進(jìn)化2行為的進(jìn)化3

EvolutionaryBiology2一、形態(tài)結(jié)構(gòu)的進(jìn)化（一）新構(gòu)造的起源及其在進(jìn)化中的意義謝維爾錯夫認(rèn)為，生物的多功能性是器官系統(tǒng)發(fā)育的基礎(chǔ)。邁爾從基因角度出發(fā)，認(rèn)為多功能性或基因的多效性是新器官、新構(gòu)造形成的基礎(chǔ)。孟德爾曾記載過兩個豌豆品種：一個品種的性狀是開紫色的花，結(jié)褐色的種子，葉腋上有一個黑斑；另一個品種的性狀是開白色的花，結(jié)淡色的種子，葉腋上沒有黑斑。這兩個品種的兩組性狀總是一起出現(xiàn)，

一個基因控制若干性狀EvolutionaryBiology3（二）形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)化的兩個方向：復(fù)雜化和簡化復(fù)雜化：形態(tài)結(jié)構(gòu)由簡單到復(fù)雜，由低等到高等的進(jìn)化方向。簡化或退化：由結(jié)構(gòu)復(fù)雜化向簡單化的一種演變過程。例如，寄生生物的運動器官和感覺器官的退化。海鞘EvolutionaryBiology4（三）形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)化的總趨勢復(fù)雜性的提高：結(jié)構(gòu)層次的增加，各結(jié)構(gòu)層次的分化程度增大。(圖消化、圖循環(huán)、圖神經(jīng))多樣性增長：與生境的擴(kuò)展有關(guān)EvolutionaryBiology5

復(fù)雜性提高和多樣性增長的途徑1疊加：蛋白質(zhì)和核酸獨立起源，疊加構(gòu)成復(fù)雜的大分子系統(tǒng)2漸進(jìn)的適應(yīng)進(jìn)化：器官在適應(yīng)進(jìn)化的過程中其功能逐漸完善的同時，形態(tài)結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化。3舊器官的改造：適應(yīng)于某一器官在一定的條件下朝著適應(yīng)新功能的方向特化。最終改變成相對完善的適應(yīng)新功能的復(fù)雜器官。EvolutionaryBiology6（二）新功能起源的基本方式（三）功能進(jìn)化的實例（四）結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)化的統(tǒng)一性（一）新功能的起源及其在進(jìn)化中的意義二、生理功能的進(jìn)化EvolutionaryBiology7（一）新功能的起源及其在進(jìn)化中的意義

生物進(jìn)化過程中，隨著環(huán)境的改變，一些適應(yīng)新環(huán)境的功能也隨之出現(xiàn)。新功能的出現(xiàn)具有重要的進(jìn)化意義，使生物能夠更好地適應(yīng)環(huán)境。在系統(tǒng)發(fā)展過程中功能是最活躍的因素，常常出現(xiàn)的矛盾是新功能與舊結(jié)構(gòu)之間的矛盾，矛盾的結(jié)果往往是創(chuàng)造新的結(jié)構(gòu)滿足新的功能。鰾肺EvolutionaryBiology8（二）新功能起源的基本方式

1、功能的強化按結(jié)構(gòu)水平，分為細(xì)胞與組織功能強化和器官功能強化。北美瓶子草的長瓶狀葉子：在舌頭周圍有腺體分泌蜜汁引蟲入瓶。

貓頭鷹EvolutionaryBiology92、功能的擴(kuò)大指結(jié)構(gòu)功能范圍的擴(kuò)大。動物的前肢EvolutionaryBiology103、功能的更替指動物在進(jìn)化過程中，由于環(huán)境的改變，原先次要的功能逐漸轉(zhuǎn)化為主要的功能，隨著功能更替，器官也發(fā)生相應(yīng)變化。中國三尖獸：大小如鼠，是目前世界上已知最早的哺乳動物EvolutionaryBiology11(三)功能進(jìn)化的實例1、代謝途徑的進(jìn)化以精氨酸為例，當(dāng)精氨酸的前生命供給發(fā)生枯竭時，由于細(xì)胞對精氨酸的需求而產(chǎn)生一種選擇壓力，從而有利于那些能夠演化為以某種新的方式獲取精氨酸的細(xì)胞生存。那些能以較小的能量消耗，將精氨酸類似物轉(zhuǎn)化為精氨酸。在精氨酸不足的選擇壓力下，此類攜帶有能夠催化精氨酸分子成為精氨酸的多肽分子的細(xì)胞便會保存下來。在生物進(jìn)化過程中，伴隨著生命形式從低級向高級，由簡單到復(fù)雜的發(fā)展變化，生化代謝途徑在自然選擇作用下發(fā)生由簡單到復(fù)雜，由低級到高級的進(jìn)化，逐漸產(chǎn)生新的代謝機(jī)制，生化反應(yīng)的速率和效率越來越高。精氨酸琥珀酸類西瓜氨酸→精氨酸琥珀酸EvolutionaryBiology122、營養(yǎng)方式的進(jìn)化生物的營養(yǎng)方式可以分為兩大類型：自養(yǎng)：光合自養(yǎng)（植物）和化能自養(yǎng)（化能細(xì)菌）異養(yǎng)：吸收營養(yǎng)（微生物）和攝取食物（動物）能氧化硫化合物的細(xì)菌EvolutionaryBiology133、免疫系統(tǒng)的進(jìn)化免疫系統(tǒng)是由淋巴器官、淋巴細(xì)胞以及與淋巴細(xì)胞的生長、發(fā)育、分化和功能有關(guān)的細(xì)胞和免疫分子組成。淋巴系統(tǒng)的基本功能使識別和消滅侵入有機(jī)體的異物。免疫系統(tǒng)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，由低級到高級的進(jìn)化過程。單細(xì)胞生物，如細(xì)菌、放線菌和部分真菌，能夠分泌某些物質(zhì)（如酶）消滅異物，其分泌物多是其代謝的產(chǎn)物。

無脊椎動物雖然還不具備對抗原的識別能力，沒有高等脊椎動物那樣的免疫反應(yīng)功能，但其體內(nèi)的“白細(xì)胞樣細(xì)胞”或“巨噬樣細(xì)胞”對入侵的微生物有一定的抵抗能力，如對毒素的中和、凝集等功能。EvolutionaryBiology14在現(xiàn)生脊椎動物（圓口類、軟骨魚、有尾兩棲類、無尾兩棲類、爬行類、鳥類、哺乳類）中均發(fā)現(xiàn)進(jìn)化程度有所差別的免疫系統(tǒng)。圓口類：小淋巴細(xì)胞軟骨魚：B細(xì)胞和由此產(chǎn)生的IgM硬骨魚：T細(xì)胞，淋巴細(xì)胞也有了大、中、小型的分化兩棲動物的無尾類：IgM和IgG兩種免疫球蛋白分子。EvolutionaryBiology15（四）結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)化的統(tǒng)一性在結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系上，存在著是功能決定結(jié)構(gòu)，還是結(jié)構(gòu)決定功能，即功能在先還是結(jié)構(gòu)在先的問題。多數(shù)學(xué)者傾向于功能決定結(jié)構(gòu)的觀點：一定的環(huán)境要求生物具有相應(yīng)的功能去適應(yīng)它；一定的功能必須由相應(yīng)的器官和形態(tài)結(jié)構(gòu)來完成。器官在形成過程中朝著有利于完成特定功能的方向發(fā)展。進(jìn)化的結(jié)果，使得器官（結(jié)構(gòu)）在形態(tài)方面達(dá)到完成某一功能的最佳狀態(tài)。EvolutionaryBiology16三、行為的進(jìn)化行為在這里主要指的是動物行為：指動物體感受信息后有規(guī)律的適應(yīng)性活動。行為是動物利用環(huán)境的工具，動物通過行為調(diào)節(jié)自身和環(huán)境的關(guān)系。植物也有行為。行為劃分1234按獲得途徑先天性行為學(xué)習(xí)行為按生物學(xué)功能覓食行為生殖行為利他行為爭斗行為EvolutionaryBiology17（一）行為進(jìn)化的基本環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)行為本能行為（先天性行為）低等學(xué)習(xí)行為本能反射趨性高等學(xué)習(xí)行為EvolutionaryBiology18趨性：動物對單向環(huán)境因素的刺激所產(chǎn)生的定向反應(yīng)，趨光、熱、化、地等，一般是低等動物對環(huán)境的適應(yīng)方式。EvolutionaryBiology19反射：通過反射弧完成的.本能：由兩個以上反射弧參與完成的一系列固有程序的復(fù)雜行為，是先天性行為中最高級的行為模式。EvolutionaryBiology20（二）通訊行為的進(jìn)化通訊：一個個體釋放出一種或幾種刺激信號，并引起信號接收者發(fā)生行為反應(yīng)。信號：能引起動物發(fā)生行為反應(yīng)的任何符號、姿勢和標(biāo)志等，是信號發(fā)送者與信號接收者之間聯(lián)系的橋梁。EvolutionaryBiology21蜜蜂取食的舞蹈1、圓圈舞、2、8字舞蹈（1）平面上的8字舞（2）垂直面上的8字舞EvolutionaryBiology22（三）爭斗行為的進(jìn)化爭斗行為由攻擊和逃避兩個部分組成。攻擊：包括種內(nèi)攻擊和種間攻擊兩種情況。前者包括防御反應(yīng)和競爭行為；后者是一種排他性競爭，包括競爭領(lǐng)域和配偶。爭斗行為在帶來好處的同時，也給爭斗者帶來傷害。因此，爭斗行為在多數(shù)情況下屬于有節(jié)制的爭斗行為。EvolutionaryBiology23（四）利他行為的進(jìn)化1、利他行為的概念和實例利他行為：一個個體的行為對接受者帶來好處的同時，給自己帶來損失。普遍存在于社會性昆蟲、社會性肉食類、靈長類。

EvolutionaryBiology24(五)性行為的進(jìn)化性行為是繁殖行為的一個組成部分，它是生命的基本現(xiàn)象之一。除了一些低等生物，幾乎所有的生物都有性的分化并行有性生殖。1、性的演化史性行為的進(jìn)化經(jīng)歷了一個從無性繁殖到有性繁殖的過程。

無性繁殖：低等生物有性繁殖：普遍存在于生物界EvolutionaryBiology25影響生物進(jìn)化的主要因素是什么呢？環(huán)境EvolutionaryBiology26生物環(huán)境適應(yīng)影響EvolutionaryBiology27生物在長期的進(jìn)化過程中形成了對環(huán)境的適應(yīng)性，這種適應(yīng)性是普遍存在的?，F(xiàn)在生存的每一種生物，都具有與其環(huán)境相適應(yīng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征EvolutionaryBiology28觀察兔和貓的雙眼在頭部的位置，你能發(fā)現(xiàn)什么問題嗎？眼睛的位置與它們的生活方式有什么關(guān)系么？EvolutionaryBiology29生物進(jìn)化與環(huán)境存在一定的關(guān)系，而構(gòu)成環(huán)境的要素—環(huán)境因子對生物的生長、發(fā)育等都有著直接或間接的影響。環(huán)境因子有著五大特點：綜合性、非等價性、不可替代性和互補性、限定性、直接和間接作用性。生物對每一種環(huán)境因子都有耐受范圍，生物只有在耐受范圍內(nèi)才能正常生長、發(fā)育；一旦超過生物在某一環(huán)境因子的耐受范圍，生物就會受到影響。而且同種生物在不同發(fā)育時期對環(huán)境因子的耐受范圍是不同的，其原因是生物在不同的發(fā)育時期它的發(fā)育情況、基因的表達(dá)情況等都不同，從而使生物對外面環(huán)境的需求、耐受能力發(fā)生變化。對于同一種環(huán)境因子，不同種類的生物其耐受范圍也是不同的，其原因是每一種生物都有不同與其他生物的結(jié)構(gòu)、生物特點。生物對某一生態(tài)因子地耐范圍也不是固定不變的，會受到其他生態(tài)因子的影響。這也為生物的進(jìn)化提供可能。EvolutionaryBiology30長期生活在某一地區(qū)的生物，它們的遺傳結(jié)構(gòu)和特性受到這個地區(qū)生態(tài)因子的影響，并產(chǎn)生很好的適應(yīng)性。但當(dāng)環(huán)境條件改變，或遷居到一個新的地方時，它們的遺傳結(jié)構(gòu)和特性就會受到新的環(huán)境因子的影響，如果能忍受環(huán)境條件的變化，生物就會產(chǎn)生定向的誘導(dǎo)變異，由不習(xí)慣到習(xí)慣，并逐漸在新環(huán)境里順利生存下來；如果不能，就會從時間長河中被淘汰掉。EvolutionaryBiology31環(huán)境引起生物變異，但有些生物變異可以遺傳，有些生物變異不可以遺傳，生物的變異性狀是否具有遺傳性根本該變異性狀是否與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，就是是否適應(yīng)環(huán)境。EvolutionaryBiology32生物的變異性狀是否具有遺傳性不在于是否發(fā)生在DNA分子水平，即使是生物的變異性狀發(fā)生在DNA分子水平，相應(yīng)的性狀只要不與環(huán)境相協(xié)調(diào)，也會由于自然環(huán)境的誘導(dǎo)作用而使相應(yīng)的基因發(fā)生沉默，從而使變異性狀不能遺傳給下一代。某一物種遷移到某一寒冷的環(huán)境中后，該物種的抗寒機(jī)制會得到加強，同時表現(xiàn)出相應(yīng)的抗寒特征，該物種長期生存在寒冷的環(huán)境中，相應(yīng)的抗寒特征就可以遺傳，也可以說