第十五章-生物的進(jìn)化課件

第十五章生物的進(jìn)化第十五章生物的進(jìn)化參考書沈銀柱主編，進(jìn)化生物學(xué)。高等教育出版社，2002。張昀，生物進(jìn)化。北京大學(xué)出版社，1998。參考書沈銀柱主編，進(jìn)化生物學(xué)。高等教育出版社，2002。進(jìn)化學(xué)說與生物進(jìn)化的概念生物進(jìn)化的歷史物種的形成和絕滅幾種生物進(jìn)化進(jìn)化學(xué)說與生物進(jìn)化的概念進(jìn)化學(xué)說與生物進(jìn)化的概念1.1進(jìn)化學(xué)說1.2生物進(jìn)化的概念進(jìn)化學(xué)說與生物進(jìn)化的概念1.1進(jìn)化學(xué)說進(jìn)化論是生物學(xué)中最大的統(tǒng)一理論進(jìn)化論是生物學(xué)最重要的理論貢獻(xiàn)1.1進(jìn)化學(xué)說進(jìn)化論是生物學(xué)中最大的統(tǒng)一理論1.1進(jìn)化學(xué)說進(jìn)化思想與進(jìn)化學(xué)說的產(chǎn)生和發(fā)展歷史圖解古代自然哲學(xué)古希臘哲學(xué)莊老哲學(xué)BC500中世紀(jì)創(chuàng)世論17000180019001940196019801859林奈不變論布豐主義拉馬克主義災(zāi)變論達(dá)爾文學(xué)說新達(dá)爾文學(xué)說魏斯曼現(xiàn)代綜合論分子進(jìn)化中性論斷續(xù)平衡論進(jìn)化思想與進(jìn)化學(xué)說的產(chǎn)生和發(fā)展歷史圖解古代自然哲學(xué)古希臘哲學(xué)進(jìn)化論的先驅(qū)者和最早的進(jìn)化學(xué)說GeorgeBuffon(1708-1788)法國人。第一個提出廣泛而具體的進(jìn)化學(xué)說的博物學(xué)家?！白兓摗?/p>

--物種可變，物種生存環(huán)境的改變可引起生物機(jī)體的改變經(jīng)不起宗教勢力的壓迫而公開發(fā)表了放棄進(jìn)化觀點的聲明。進(jìn)化論的先驅(qū)者和最早的進(jìn)化學(xué)說GeorgeBuffon(1Lamark(1744-1829)法國博物學(xué)家。1809《動物學(xué)的哲學(xué)》提出了一個系統(tǒng)的進(jìn)化學(xué)說。傳衍理論--物種是可變的，現(xiàn)存的物種包括人類都是由其它物種變化、傳衍而來。進(jìn)化等級說—認(rèn)為自然界中生物存在著由低級到高級，由簡單到復(fù)雜的系列等級。進(jìn)化原因—強(qiáng)調(diào)生物內(nèi)部因素環(huán)境的改變動物內(nèi)在要求的改變使動物產(chǎn)生新的習(xí)性導(dǎo)致器官使用的不同器官改變Lamark(1744-1829)法國博物學(xué)家。兩條法則用進(jìn)廢退不超過發(fā)育限度的任何動物，其所有使用的器官都得到加強(qiáng)、發(fā)展和增大；加強(qiáng)的程度與使用的時間長短呈正比，反之，某些不經(jīng)常使用的器官就削弱、退化甚至消失。獲得性狀遺傳

動物在環(huán)境長期影響下，產(chǎn)生的變異如果是能生育的雙親共有，則該變異能通過遺傳而保存。兩條法則用進(jìn)廢退達(dá)爾文進(jìn)化論1859年出版《物種起源》

CharlesRobertDarwin1809-1882其進(jìn)化論的主要內(nèi)容：1）變異和遺傳。一切生物都能發(fā)生變異，至少有一部分變異能夠遺傳給后代。達(dá)爾文進(jìn)化論1859年出版《物種起源》CharlesR2）自然選擇。

繁殖過剩－生存斗爭－適者生存。任何生物所產(chǎn)生的生殖細(xì)胞或后代的數(shù)目要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于可能存活的個體數(shù)，在所產(chǎn)生的后代中，一般具有最適應(yīng)環(huán)境條件的有利變異的個體有較大的生存機(jī)會，并繁殖后代，從而使有利變異可以世代積累，不利變異被淘汰。2）自然選擇。3）性狀分歧（使一個種變?yōu)槿舾蓚€變種、亞種甚至新種）、種形成（地理和生殖隔離引起）、絕滅（自然選擇和生存斗爭使適者生存、不適者淘汰）和系統(tǒng)樹（新種產(chǎn)生、舊種絕滅、中間類型消亡，相近種－屬、相近屬－科、相近科－目……）。3）性狀分歧（使一個種變?yōu)槿舾蓚€變種、亞種甚至新種）、種形成達(dá)爾文以后進(jìn)化理論的發(fā)展第一次修正。20世紀(jì)初，魏斯曼將“自然選擇”以外的內(nèi)容摒棄。如“獲得性遺傳”、布豐的“環(huán)境直接作用”。第二次修正。20世紀(jì)20-30s’，遺傳學(xué)的發(fā)展，對適應(yīng)、物種、遺傳變異等概念進(jìn)行修正。使適應(yīng)和選擇不再是“全或無”而是“繁殖或基因傳遞的相對差異”的統(tǒng)計學(xué)概念。達(dá)爾文以后進(jìn)化理論的發(fā)展第一次修正。20世紀(jì)初，魏斯曼將“自20世紀(jì)中期，現(xiàn)代綜合論---現(xiàn)代達(dá)爾文主義杜布贊斯基《遺傳學(xué)和物種起源》19371）自然選擇決定進(jìn)化的方向，使生物向著適應(yīng)環(huán)境的方向發(fā)展。2）種群是生物進(jìn)化的基本單位。3）突變、選擇、隔離是物種形成與生物進(jìn)化的機(jī)制。20世紀(jì)中期，現(xiàn)代綜合論---現(xiàn)代達(dá)爾文主義杜布贊斯基《遺傳第三次修正。進(jìn)行中當(dāng)前古生物學(xué)和分子生物學(xué)在宏觀和微觀兩個領(lǐng)域的成果對其進(jìn)行修正。古生物學(xué)證明大進(jìn)化過程并非“勻速”、“漸變”的，而是“快速進(jìn)化”與“進(jìn)化停滯”相間的；大進(jìn)化與分子進(jìn)化均顯示出相當(dāng)大的隨機(jī)性，自然選擇并非總是進(jìn)化的主因素。遺傳學(xué)揭示遺傳系統(tǒng)本身具有某種進(jìn)化功能，進(jìn)化過程中可能有內(nèi)因的“驅(qū)動”和“導(dǎo)向”。第三次修正。進(jìn)行中1969木村資生分子進(jìn)化中性論

1972間斷平衡論

進(jìn)化是突變和漸變交替出現(xiàn)。1969木村資生分子進(jìn)化中性論

1972間斷平衡論

1.2生物進(jìn)化的概念生物進(jìn)化生物與其生存環(huán)境相互作用的過程中，其遺傳系統(tǒng)隨時間而發(fā)生一系列不可逆的改變，并導(dǎo)致相應(yīng)的表型的改變。在大多數(shù)情況下，這種改變導(dǎo)致生物總體對其生存環(huán)境的相對適應(yīng)。進(jìn)化生物學(xué)研究生物進(jìn)化的過程、原因、機(jī)制、速率和方向以及物種的形成和絕滅、系統(tǒng)發(fā)生以及適應(yīng)的起源等的科學(xué)。它的基本理論就是進(jìn)化論。1.2生物進(jìn)化的概念生物進(jìn)化生物進(jìn)化的三個階段38億年前細(xì)胞出現(xiàn)前生命的化學(xué)進(jìn)化階段幾千年前人類出現(xiàn)生物學(xué)進(jìn)化階段文化進(jìn)化與生物學(xué)進(jìn)化并行和相互制約階段生物進(jìn)化的三個階段38億年前細(xì)胞出現(xiàn)前生命的化學(xué)進(jìn)化階2生物進(jìn)化的歷史2.1生命的起源2.2生命進(jìn)化的歷史2.3生物進(jìn)化的證據(jù)2生物進(jìn)化的歷史2.1生命的起源2.1生命的起源上帝創(chuàng)造

宇宙固有

進(jìn)化起源說2.1生命的起源上帝創(chuàng)造

宇宙固有

進(jìn)化起源說2.1.1生命起源的條件初生大氣（氫、氦為主）消失，形成的還原性次生大氣（主要是CO2、CH4、N2、水蒸氣、H2S和NH3等）為生命起源提供了原始素材；熱能、太陽能和放電提供了能源；原始海洋提供了場所。2.1.1生命起源的條件化學(xué)進(jìn)化1936奧巴林《地球上生命的起源》2.1.2生命起源的過程化學(xué)進(jìn)化2.1.2生命起源的過程還原性大氣在短波紫外線等能源作用下能生成簡單有機(jī)物(生物小分子)，簡單有機(jī)物可生成復(fù)雜有機(jī)物(生物大分子)并在原始海洋中形成多分子體系的團(tuán)聚體，后者經(jīng)過長期的演變和“自然選擇”，終于出現(xiàn)了原始生命體。還原性大氣在短波紫外線等能源作用下米勒的實驗——生命起源于無機(jī)物1952年米勒，進(jìn)行了模擬原始大氣中雷鳴閃電的實驗，共得到了20種有機(jī)化合物，其中11種氨基酸中有4種(甘氨酸、丙氨酸、天門冬氨酸和谷氨酸)是生物的蛋白質(zhì)所含有的。米勒的實驗——生命起源于無機(jī)物1952年米勒，進(jìn)行了模擬原2.2.1生物進(jìn)化史2.2生物進(jìn)化的歷史太古宙38億年前-25億年前化學(xué)進(jìn)化-38億年前2.2.1生物進(jìn)化史2.2生物進(jìn)化的歷史太古宙化學(xué)進(jìn)化元古宙25億年前-6億年前顯生宙6億年前-現(xiàn)今宏觀生物進(jìn)化時期前顯生宙微觀生物進(jìn)化時期(細(xì)胞進(jìn)化時期)5.5-6.5億年前元古宙顯生宙前顯生宙微觀生物進(jìn)化時期5.5-6.5億年前第十五章-生物的進(jìn)化課件第十五章-生物的進(jìn)化課件1）細(xì)胞的產(chǎn)生。形成原核生物，是太古宙初至元古宙中期的優(yōu)勢生物。2）真核生物的產(chǎn)生。于元古宙晚期取得優(yōu)勢。從原核細(xì)胞到真核細(xì)胞的進(jìn)化是最重要的細(xì)胞進(jìn)化事件。2.2.2生物進(jìn)化史上的重要事件1）細(xì)胞的產(chǎn)生。形成原核生物，是太古宙初至元古宙中期的優(yōu)勢生3）多細(xì)胞化。又一重大事件，奠定了地球上一切高級生命產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ)。于元古宙末。4）后生動物和后生植物的第一次適應(yīng)輻射。于元古宙末至顯生宙初（寒武紀(jì)）。生命史中另一個轉(zhuǎn)折點，由微觀生命往宏觀生命轉(zhuǎn)變。3）多細(xì)胞化。又一重大事件，奠定了地球上一切高級生命產(chǎn)生和發(fā)5）動物骨骼化與植物的木質(zhì)化。骨骼化－木質(zhì)化與元古宙末至寒武紀(jì)初海洋生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部種間關(guān)系復(fù)雜化有關(guān)。促進(jìn)了水生到陸生。第一次為外骨骼和鈣藻（植物）；第二次為內(nèi)骨骼和維管系統(tǒng)。植物的角質(zhì)層、氣孔、維管系統(tǒng)、木質(zhì)化、植物體增大，相對應(yīng)的是動物皮膚角質(zhì)化、氣管與肺、內(nèi)骨骼、循環(huán)系統(tǒng)。5）動物骨骼化與植物的木質(zhì)化。骨骼化－木質(zhì)化與元古宙末至寒武2.3物種的絕滅2.3.1概念一個物種的三種命運：線系長期延續(xù)而無顯著的表型進(jìn)化改變－“活化石”；線系延續(xù)，但因進(jìn)化而改變?yōu)椴煌臅r間種，或因線系分支而產(chǎn)生新種；線系終止－絕滅。2.3物種的絕滅2.3.1概念2.3.2絕滅的類型常規(guī)絕滅：與進(jìn)化相似，以一定的規(guī)模經(jīng)常發(fā)生，表現(xiàn)為物種替代。集群絕滅：在相對較短的地質(zhì)時間，一些高級分類群所屬的大部分或全部物種集體消失。集群絕滅和與之相繼的大規(guī)模適應(yīng)輻射，構(gòu)成生命史上大規(guī)模的物種替換和生態(tài)系統(tǒng)重建。2.3.2絕滅的類型生物進(jìn)化史中的6次物種大滅絕事件第1次：約在5億年前的晚寒武紀(jì)（約在4.4億年前的晚奧陶紀(jì)？）第2次：約在3.8億年前的晚泥盆紀(jì)第3次：約在2.3億年前的晚二疊紀(jì)第4次：約在1.9億年前的晚三疊紀(jì)第5次：約在6500萬年前的晚白堊紀(jì)第6次：從1萬年前第四紀(jì)的晚更新世開始至今每次滅絕導(dǎo)致30-50%動物科消亡,以第3次最盛生物進(jìn)化史中的6次物種大滅絕事件第十五章-生物的進(jìn)化課件絕滅原因球外事件災(zāi)變論

新突變論(超新星爆發(fā)、外星體撞擊地球)球內(nèi)事件磁極倒轉(zhuǎn)、海平面升降、火山爆發(fā)、地球板塊構(gòu)造運動絕滅原因在生物歷史上從未出現(xiàn)過有如此眾多的物種在如此短的時間內(nèi)遭受滅絕的威脅滅絕的主要原因是人類的活動標(biāo)志是鳥類和哺乳類，其滅絕率是“本底滅絕”的100～1000倍第6次物種大滅絕的特點在生物歷史上從未出現(xiàn)過有如此眾多的物種在如此短的時間內(nèi)遭受滅3小進(jìn)化與大進(jìn)化3.1小進(jìn)化3.2大進(jìn)化3小進(jìn)化與大進(jìn)化3.1小進(jìn)化小進(jìn)化microevolution微觀進(jìn)化---種內(nèi)的個體和種群層次上的進(jìn)化改變。大進(jìn)化macroevolution宏觀進(jìn)化---種和種以上分類群的進(jìn)化。小進(jìn)化microevolution3.1小進(jìn)化（微觀進(jìn)化）概念是無性繁殖系或種群在遺傳組成上的微小差異導(dǎo)致的微小變化。無性生殖的生物進(jìn)化單位是無性繁殖系；有性生殖的進(jìn)化單位是種群。3.1小進(jìn)化（微觀進(jìn)化）概念種群隨機(jī)互交繁殖的個體集合，有性繁殖的基本單位。種群（無性繁殖系）在遺傳組成上的變化主要體現(xiàn)在基因頻率和基因型頻率的改變。種群種群（無性繁殖系）在遺傳組成上的變化主要體現(xiàn)在基因頻率和基因頻率

種群中某一等位基因在該位點上可能出現(xiàn)的基因總數(shù)中所占的比例。基因型頻率某種基因型的個體在種群中所占的比例?；蝾l率改變基因頻率的因素突變自然選擇遷移（遷入和遷出）遺傳漂變改變基因頻率的因素3.2大進(jìn)化宏觀進(jìn)化概念：指種和種以上分類群的進(jìn)化。以現(xiàn)代生物和古生物資料為依據(jù)，研究其在長時間（地質(zhì)時間）尺度上的進(jìn)化現(xiàn)象。物種是宏觀進(jìn)化的基本單位。3.2大進(jìn)化宏觀進(jìn)化復(fù)式進(jìn)化（全面進(jìn)化）

是一種由簡單到復(fù)雜、低等到高等的進(jìn)化，是生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理機(jī)能的綜合地、全面地進(jìn)化過程，其結(jié)果是生物體各個主要方面比原有的水平都要高級和復(fù)雜，適應(yīng)環(huán)境的能力不斷提高。如藻類－蕨類－裸子植物－被子植物。復(fù)式進(jìn)化（全面進(jìn)化）特化式進(jìn)化

指由于生物對不同生活環(huán)境的適應(yīng)，從而出現(xiàn)多方向的分化，表現(xiàn)在生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能方面沒有質(zhì)的提高和改變，其進(jìn)化水平屬于同一級。

特化式進(jìn)化包括分歧（趨異適應(yīng)）、輻射和趨同等。分歧：最初由一個共同祖先適應(yīng)于不同環(huán)境，向著兩個或多個方向發(fā)展的進(jìn)化過程。如棕熊－北極熊。包括分歧（趨異適應(yīng)）、輻射和趨同等。輻射（適應(yīng)輻射）某一類群向著輻射狀的多種不同方向發(fā)展，以適應(yīng)于不同的環(huán)境。趨同指親緣關(guān)系相當(dāng)遠(yuǎn)的生物由于長期適應(yīng)于相似的環(huán)境條件下，在器官、體形上表現(xiàn)相似的現(xiàn)象。如翼龍－蝙蝠、三角龍－犀牛，霸王龍－獅，魚龍－鯨。輻射（適應(yīng)輻射）4分子進(jìn)化和分子系統(tǒng)學(xué)4分子進(jìn)化和分子系統(tǒng)學(xué)4.1分子進(jìn)化生物在進(jìn)化發(fā)展的過程中，生物大分子結(jié)構(gòu)的變化及這些變化與生物進(jìn)化的關(guān)系稱為分子進(jìn)化。4.1分子進(jìn)化分子進(jìn)化的中性學(xué)說本村資生1969生物分子層次上的進(jìn)化改變是在連續(xù)的突變壓之下選擇中性或接近中性的突變的隨機(jī)固定形成的。分子進(jìn)化的中性學(xué)說分子層次上的大多數(shù)變異是選擇中性的。蛋白質(zhì)與核酸分子的進(jìn)化速率相對恒定。分子層次上的大多數(shù)變異是選擇中性的。4.2分子系統(tǒng)學(xué)概念從分子水平研究生物的系統(tǒng)發(fā)育與進(jìn)化規(guī)律的科學(xué)。研究生物大分子的結(jié)構(gòu)及變異，從遺傳本質(zhì)重建生物系統(tǒng)發(fā)育與進(jìn)化的關(guān)系。4.2分子系統(tǒng)學(xué)前提：生物大分子進(jìn)化速率的恒定性