進化生物學研究進展課件

從1988MichiganStateUniversity的Lenski教授開始進行一項長期的大腸桿菌的進化實驗，試圖證明長時間的進化是可以創(chuàng)造新的物種的。進展一：進化過程是可以被觀察到的（大腸桿菌）培養(yǎng)基92.5%檸檬酸鹽7.5%葡萄糖每天以1%量轉接一次相當于傳了6.64代

實驗從12個獨立的populations開始，目前共繁殖了50000多代，從33127代起，一個可以利用檸檬酸鹽作為碳源的新的菌株出現(xiàn)了，新的物種產(chǎn)生了！特別值得一提的是，研究者還證明，在31000-31500代大腸桿菌中產(chǎn)生了一個關鍵突變，它雖然沒有導致分解檸檬酸鹽的菌種產(chǎn)生，但從這時期的菌種出發(fā)，只要再培養(yǎng)2000-3000代，均可以產(chǎn)生檸檬酸鹽分解菌，而且這種進化實驗是可以重復的，但用20000代前的菌種作母本則無法重復進化實驗，這說明進化在一定時期內是有方向的。1979年（10分鐘1000條，超過100種）1989年（由于富營養(yǎng)化與獵食動物引入，幾乎絕跡）目前（10分鐘1000條，出現(xiàn)了許多新的物種）進展一：進化過程是可以被觀察到的（麗魚）2004年Tiktaalik化石的發(fā)現(xiàn)，填補了陸生脊椎動物起源的關鍵一環(huán)。近20年來的化石證據(jù)無可辯駁的證明了鯨類其實是由5千萬前的一種偶蹄類動物進化而來的。進展二：進化過程中的過渡類型是真實存在的進展三：進化的證據(jù)--物種的界限并不是絕對的

一般認為：物種間的界限是明確的，不同的物種間不能雜交，就算可以雜交，它們的后代也是不育的。

環(huán)物種（ringspecies)：一物種因地理區(qū)隔（如湖泊、山岳、峽谷）等因素而沿著該區(qū)隔繁衍產(chǎn)生多個亞種，各相鄰亞種之間有著連續(xù)性的基因變化，當此一連續(xù)亞種之首尾物種亦相鄰，此物種整體分布型態(tài)正如一圓環(huán)狀，故名為環(huán)物種。有趣的是，環(huán)物種的首尾兩亞種無法進行繁殖，于種之定義中已屬不同種，因此產(chǎn)生疊合多個亞種差距后竟跨越種差的奇妙現(xiàn)象。章魚眼與人眼的比較（進化Vs神創(chuàng)）人眼的排列順序（外－內）血管－神經(jīng)－感光細胞章魚眼的排列順序（外－內）感光細胞－神經(jīng)－血管讓達爾文“害怕”的眼睛適者生存的難題：孔雀的尾巴雄性孔雀的尾巴對于雄性個體來說是個負擔，在適者生存的法則下應該被淘汰，但為什么它還能存在下去呢？因為雌孔雀喜歡

雌孔雀喜歡選擇有較大尾巴的雄孔雀，在這種選擇的壓力下，雄孔雀的尾巴起來越大，色彩更加艷麗。好處：雄孔雀能帶著巨大而顯眼的尾巴生存下去，說明它的生存能力強，選擇這種雄性產(chǎn)生的后代有更好的生存能力。性選擇進展五：性選擇的威力正在被日益認識

達爾文在他的進化理論中提到了性選擇的作用，但近十多年來科學研究的發(fā)現(xiàn)表明，性選擇的是一用很強的選擇力量，作用堪比自然選擇。（1）東非湖的麗魚在其進化歷史中可以在同片水域中產(chǎn)生相當多的物種，主要就是性選擇在起作用；（2）人類的起源與發(fā)展，性選擇的作用是非常巨大的，比如膚色、智力等；（3）近年來的許多基因水平上的研究發(fā)現(xiàn)，生殖相關的基因在許多物種（果蠅、人）中都有著較一般基因更快的進化速率，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是由于一種稱為性沖突(sexualconflict)的機制導致的。因為雄性在將精液注入雌性體內時，會同時注入一些化學成分，這些成分會降低該雌性與其它雄性交配的成功率，可是這些物質對雌性來說是有毒的，所以雌性會發(fā)展抵制這些雄性物質的機制，雄性也會不斷發(fā)展這種物質以對搞雌性的防御，這樣雄性與雌性間就生殖基因方面展開了一場軍備競賽，使得生殖相關的基因進化的更快了。寒武紀大爆發(fā)（神創(chuàng)論的稻草）寒武紀大爆發(fā)發(fā)生的時間約為5.45億年前，在１千萬年時間內就出現(xiàn)了現(xiàn)生動物的主要類群，無脊椎動物（主要是節(jié)肢動物）極大繁盛。代表化石點，我國云南澄江化石群進展六：動物形態(tài)進化的分子基礎Homeodomain

gene的出現(xiàn)，為動物身體結構變的更為復雜提供了遺傳基礎。無論是果蠅還是人類，胚胎發(fā)育過程中軸向性質的控制基因都是一致的，稱為Hox基因家族。Dll1-Hoxb6HoxA10通表達：不長肋骨HoxB6通表達：通身長肋骨(TaniaVinagre,2010,DevelopmentalCell)進化發(fā)育生物學的興起（EvoDevo)進展七：人類的進化之路逐漸清晰300－400萬前，南方古猿在非洲出現(xiàn)，代表為阿法南猿（露西，直立行走）250萬前，能人出現(xiàn)，腦容量增大，能制造簡單的石頭工具180萬前，直立人出現(xiàn)，腦容量進一步增大，能使用火，吃熟食30萬前，智人出現(xiàn)，能熟練的制造使用工具，具有抽象思維能力現(xiàn)代智人的起源多地區(qū)起源假說取代假說（走出非洲）化石證據(jù)多支持這種假說分子證據(jù)多支持這種假說歐洲的尼安德爾特人真核生物古細菌細菌脊椎動物胎盤類哺乳動物脊椎動物進展八：生命之樹

(TreeofLife)計劃的完善從共同祖先開始分歧，不同的生物群體沿著各自獨特的進化軌跡發(fā)展變化，隨著生物進化的發(fā)展，各種物種間便產(chǎn)生了一種樹杈狀(Branch)的相互聯(lián)系關系。我們可以通過研究不同物種間的遺傳特征和其它一些歷史證據(jù)，用一種稱為系統(tǒng)發(fā)育樹(Phylogeny)的樹狀結構表示不同物種間的進化關系。以下所見到的就是將地球上所有生物結合在一起的系統(tǒng)發(fā)育關系。我們稱之為生命之樹(TreeofLife)。進展九：生命并不是上帝創(chuàng)造的，人造生命是可能的2010年5月，美國生物學家克雷格文特爾(CraigVenter)宣布在實驗室中制造出世界首個人造生命細胞。克雷格文特爾將一種稱為絲狀支原體絲狀亞種的微生物的DNA進行重塑，并將新的DNA片段“粘”在一起，植入另一種細菌中。新的生命由此誕生，這種新生的微生物能夠生長、繁殖，并產(chǎn)生一代又一代的人造生命。植入的DNA片段包含約850個基因，而人類的DNA圖譜上共有約35000個基因。不過，從廣義上來講，文特爾的人造生命并不完全是人造的，它利用了宿主細胞的細胞質，并且包含的850基因也都來源來其它生物，文特爾的實驗嚴格來說只是一個更為復雜的細胞基因工程改造。如同我們的左手和右手，一些化學物質(如氨基酸)以兩種鏡像形態(tài)存在。一般情況下，化學物質如果以兩種形態(tài)存在，那么左旋或右旋的數(shù)量會大致相等。但在活細胞中，所有氨基酸均是左旋，所有糖和核苷酸則是右旋。長期以來，研究生命起源以前化學的科學家無法解釋，在地球早期，第一個活生命系統(tǒng)如何只選擇一種手性的化學物質。為什么左旋核苷酸阻止右旋核苷酸在一條鏈條上連接以形成RNA或DNA。倫敦大學帝國學院的堂娜·布萊克默德等研究人員發(fā)現(xiàn)，通過不斷的冷凍和融解，一個由左旋和右旋分子構成的混合物能夠被轉換成單一形態(tài)。生物的手性：神的安排？核苷酸可以自發(fā)形成研究原始地球生命起源前化學的化學家在核苷酸如何自然出現(xiàn)的問題上瀕于崩潰。核苷酸由一個身處一端的像核糖和去氧核醣這樣的糖分子，和處于另一端的磷酸鹽組(phosphategroup)構成?；瘜W家驚喜地發(fā)現(xiàn)，像腺嘌呤這樣的鹽基可以由簡單的化學物(如氫化氰)輕易形成。然而，科學家多年努力卻化為泡影，因為他們發(fā)現(xiàn)腺嘌呤無法與核糖建立天然聯(lián)系。2009年，英國曼徹斯特大學化學家約翰·薩瑟蘭(JohnS