《大學(xué)生物學(xué)》課件

1、生物進(jìn)化與分類一、生物進(jìn)化理論與證據(jù)二、進(jìn)化的遺傳基礎(chǔ)三、物種起源和進(jìn)化趨勢(shì)四、生物進(jìn)化關(guān)系與分類生物進(jìn)化與分類一、生物進(jìn)化理論與證據(jù)一、生物進(jìn)化理論與證據(jù)1、進(jìn)化思想的源流和達(dá)爾文進(jìn)化論的建立樸素進(jìn)化論老子、莊子：世間萬(wàn)物由簡(jiǎn)單向復(fù)雜演變古希臘Thales、Anaximander：萬(wàn)物由水產(chǎn)生一、生物進(jìn)化理論與證據(jù)1、進(jìn)化思想的源流和達(dá)爾文進(jìn)化論的建立神創(chuàng)論一次創(chuàng)造論認(rèn)為，世界上各種各樣的生物，包括所有植物和動(dòng)物都是上帝（神）在最初一次就造好放在地球上的，它們永遠(yuǎn)不變、一代一代地繁衍下來(lái)。連續(xù)創(chuàng)造論則認(rèn)為，世界上各種各樣的生物是一次又一次不斷地被神創(chuàng)造的，因此造成了地球上過(guò)去的物種與現(xiàn)代物種

2、的差別。19世紀(jì)中葉以前，神創(chuàng)論或稱特創(chuàng)論一直占據(jù)著生物學(xué)的主導(dǎo)地位。英國(guó)牛津大學(xué)的一位副校長(zhǎng)兼牧師John Lightfoot甚至根據(jù)舊約記載還推測(cè)出上帝創(chuàng)造地球和造人的準(zhǔn)確時(shí)間，公元前4004年10月23日上午9時(shí)。神創(chuàng)論一次創(chuàng)造論認(rèn)為，世界上各種各樣的生物，包括所有植物和動(dòng)1776年，Buffon：不同物種可能有共同祖先，注意到高繁殖率與大量夭折死亡相關(guān)；在宗教壓力下放棄進(jìn)化觀點(diǎn)；1830年，蘇格蘭地質(zhì)學(xué)家Lyell發(fā)表地質(zhì)學(xué)原理第一卷，闡述了古老地球在很早以前就形成了，地質(zhì)過(guò)程經(jīng)歷了緩慢漸進(jìn)的變化。同時(shí)，古生物化石的研究也被引入了地質(zhì)學(xué)，為進(jìn)化理論提供了基礎(chǔ)；Darwin的祖父Eras

3、mas Darwin也提出了生物進(jìn)化的可能性，但沒有拿出足夠令人信服的證據(jù)，或由于各種時(shí)代的局限，進(jìn)化論并沒有被確立起來(lái)，神創(chuàng)論所占據(jù)的主導(dǎo)地位一直沒有被動(dòng)搖。進(jìn)化思想的源流進(jìn)化思想的源流拉馬克的獲得性遺傳用進(jìn)廢退：用進(jìn)廢退是指一種動(dòng)物由于若干世代中經(jīng)常使用某器官，就會(huì)使該器官得到發(fā)展；或者歷代少用甚至不用某器官，就會(huì)使該器官退化以致完全喪失。獲得性遺傳：由于環(huán)境影響或用進(jìn)廢退所獲得的變異性質(zhì)，可以通過(guò)繁殖遺傳給后代。例：長(zhǎng)頸鹿的進(jìn)化拉馬克的獲得性遺傳用進(jìn)廢退：用進(jìn)廢退是指一種動(dòng)物由于若干世代1858年，Darwin 、Wallance各自發(fā)表自然選擇學(xué)說(shuō)的論文1859年，Darwin物種起源

4、1860年6月30日，牛津大學(xué)圖書館 神創(chuàng)論與進(jìn)化論的辯論會(huì) 牛津大主教Wilberforce vs. Huxley Beagle號(hào)船長(zhǎng)Fitzroy手持圣經(jīng)高叫：“我為接納達(dá)爾文參加Beagle號(hào)航行而深感遺憾?！边M(jìn)化論與神創(chuàng)論的斗爭(zhēng)一直沒有停止美國(guó)：神創(chuàng)論者要求教科書同時(shí)包含進(jìn)化論和神創(chuàng)論1858年，Darwin 、Wallance各自發(fā)表自然選擇 年青時(shí)代的Darwin和貝格爾號(hào)的航行1809年出生，童年 山林和田野1825年，愛丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)1828年，劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)神學(xué)，鉆研博物學(xué)和自然史，結(jié)識(shí)了一些博學(xué)的教授學(xué)者。1831年，從劍橋畢業(yè)并獲得學(xué)士學(xué)位劍橋大學(xué)博物學(xué)教授Henslow

5、推薦去英國(guó)貝格爾號(hào)航海船上擔(dān)任博物學(xué)專家。出發(fā)之前，Henslow教授特別向Darwin贈(zèng)送了Lyell的地質(zhì)學(xué)原理第一卷。 年青時(shí)代的Darwin和貝格爾號(hào)的航行1809年出生，童1831年11月，貝格爾號(hào)探險(xiǎn)船出發(fā)進(jìn)行環(huán)球探險(xiǎn)調(diào)查1835年的夏天，貝格爾號(hào)到達(dá)太平洋東部，離南美洲西海岸965 km的加帕戈斯群島。考察了一個(gè)多月，采集了大量的巖石及植物和動(dòng)物標(biāo)本。Darwin發(fā)現(xiàn)，島上26種陸棲鳥類中，有25種是特有的，15種海棲魚類全部是新種，25種甲殼蟲中只有23種是南美洲也有的，185種顯花植物中新種為100種。不同島嶼上的海龜形態(tài)各不相同，顯示出這些不同的物種是這里特殊的氣候和環(huán)境創(chuàng)

6、造的。物種是可變的，這種變化明顯受自然環(huán)境的影響和選擇！1831年11月，貝格爾號(hào)探險(xiǎn)船出發(fā)進(jìn)行環(huán)球探險(xiǎn)調(diào)查不同島嶼隨著貝格爾號(hào)長(zhǎng)達(dá)5年的航海探險(xiǎn)考察后，1836年10月，Darwin回到了英國(guó)。整理和收集資料：1838年，他閱讀了著名的經(jīng)濟(jì)學(xué)家Malthus的人口論，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到生存競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果使各物種在自然界中保持適當(dāng)?shù)臄?shù)量，同時(shí)逐漸向著更加適應(yīng)于環(huán)境的方向變化。生存競(jìng)爭(zhēng)和適者生存為Darwin的自然選擇學(xué)說(shuō)的形成提供了依據(jù)，他的關(guān)于生物通過(guò)自然選擇而連續(xù)進(jìn)化的理論開始成型。1858年，英國(guó)年青的博物學(xué)家Wallace給Darwin寫信，闡述他通過(guò)對(duì)馬來(lái)西亞群島動(dòng)植物的考察所得出的生物進(jìn)化的

7、結(jié)論。同年，Darwin和Wallace在英國(guó)Linnaean學(xué)會(huì)上公布了他們各自的論文和摘要。1859年，Darwin物種起源終于問(wèn)世。隨著貝格爾號(hào)長(zhǎng)達(dá)5年的航海探險(xiǎn)考察后，1836年10月，Da 自然選擇導(dǎo)致生物進(jìn)化生物進(jìn)化是指地球上的生命從最初最原始的形式經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的歲月變異演化為幾百萬(wàn)種形形色色生物的過(guò)程。所謂自然選擇實(shí)質(zhì)上是自然環(huán)境導(dǎo)致生物出現(xiàn)生存和繁殖能力的差別，一些生物生存下去，另一些生物被淘汰。Darwin主義包含了兩方面的基本含義：（1）現(xiàn)代所有的生物都是從過(guò)去的生物進(jìn)化來(lái)的；（2）自然選擇是生物適應(yīng)環(huán)境而進(jìn)化的原因。 自然選擇導(dǎo)致生物進(jìn)化生物進(jìn)化是指地球上的生命從最初最原始自

8、然選擇學(xué)說(shuō)1遺傳2變異 可遺傳變異與不可遺傳變異3繁殖過(guò)剩 家蠅：1000卵/代，10d/代，一年將地球覆蓋2.54cm4生存競(jìng)爭(zhēng) 種內(nèi)、種間、環(huán)境5適者生存 生存下來(lái)的生物都具有適應(yīng)性，適應(yīng)性是在選擇中形成的生存斗爭(zhēng)和適者生存的過(guò)程就是自然選擇的過(guò)程，自然選擇是一個(gè)長(zhǎng)期、緩慢連續(xù)的過(guò)程。自然選擇學(xué)說(shuō)1遺傳2、進(jìn)化論的發(fā)展綜合進(jìn)化論 進(jìn)化體現(xiàn)在種群遺傳組成的改變，這就決定了進(jìn)化改變的是整個(gè)群體，而不僅僅是個(gè)體。在自然選擇過(guò)程中，生物之間的關(guān)系不但有生存競(jìng)爭(zhēng)，還有捕食、寄生、共生、合作等多種方式，這些相互關(guān)系只要影響到基因頻率的變化和所涉及的相關(guān)因素，都應(yīng)該有進(jìn)化的價(jià)值。在生物變異分析時(shí)，還應(yīng)該

9、將可遺傳的變異和非遺傳的變異區(qū)分開來(lái)。2、進(jìn)化論的發(fā)展綜合進(jìn)化論分子進(jìn)化的中性學(xué)說(shuō)中性突變和遺傳漂變不會(huì)發(fā)生選擇和適者生存的情況。漸變性進(jìn)化外，還存在跳躍式的進(jìn)化 各種適應(yīng)性的器官尚未發(fā)展之前怎樣逃脫自然選擇的壓力：眼需視網(wǎng)膜和晶體共存才起作用。災(zāi)變需要幸存下來(lái)的個(gè)體需要有更大的變異。跳躍式進(jìn)化可以解釋物種以上單元的起源與進(jìn)化問(wèn)題。分子進(jìn)化的中性學(xué)說(shuō)3、 生物進(jìn)化的證據(jù)（1）古生物學(xué)證據(jù)化石3、 生物進(jìn)化的證據(jù)（1）古生物學(xué)證據(jù)化石化石記錄顯示，越老的地層，生物形態(tài)越簡(jiǎn)單；越新的地層，生物形態(tài)越復(fù)雜。化石記錄顯示，越老的地層，生物形態(tài)越簡(jiǎn)單；越新的地層，生物形地質(zhì)歷史及其中的化石記錄雄辯地證明

10、，生物是進(jìn)化的，復(fù)雜的生物是從簡(jiǎn)單的生物進(jìn)化來(lái)的，陸生生物是從水生生物進(jìn)化來(lái)的。地質(zhì)歷史及其中的化石記錄雄辯地證明，生物是進(jìn)化的，復(fù)雜的生物（2）解剖學(xué)和胚胎學(xué)證據(jù)在一些不同種群生物中，某些器官即使行使不同功能，它們?cè)诮馄式Y(jié)構(gòu)上也具有相同或相似性，反映出這些生物之間具有的親源關(guān)系和從某個(gè)共同祖先進(jìn)化來(lái)的軌跡。退化器官痕跡、反祖現(xiàn)象（2）解剖學(xué)和胚胎學(xué)證據(jù)在一些不同種群生物中，某些器官即使行親源關(guān)系相近的生物在它們發(fā)育過(guò)程中有相似的發(fā)育階段。（重演）親源關(guān)系相近的生物在它們發(fā)育過(guò)程中有相似的發(fā)育階段。（重演）（3）生態(tài)學(xué)證據(jù)例：各種有袋哺乳動(dòng)物如袋鼠僅僅居住在澳大利亞。生物種群的進(jìn)化一方面受環(huán)境

11、選擇的作用，另一方面在一定的區(qū)系內(nèi)進(jìn)行。（3）生態(tài)學(xué)證據(jù)例：各種有袋哺乳動(dòng)物如袋鼠僅僅居住在澳大利亞（4）分子生物學(xué)證據(jù)遺傳密碼的通用性說(shuō)明，自然界所有生命形式都是相互關(guān)聯(lián)的。親源關(guān)系近的生物，其DNA或蛋白質(zhì)有更多相同性。反之亦然。（4）分子生物學(xué)證據(jù)遺傳密碼的通用性說(shuō)明，自然界所有生命形式例：人類與其他幾種脊椎動(dòng)物血紅蛋白多肽鏈的氨基酸序列差別人猴子：8人鼠 ：30人八目鰻：125例：人類與其他幾種脊椎動(dòng)物血紅蛋白多肽鏈的氨基酸序列差別人二、進(jìn)化的遺傳基礎(chǔ)1、生物種群的遺傳變異（1）種群遺傳變異的大小和來(lái)源基因庫(kù)：是一個(gè)種群的全部個(gè)體攜帶的所有等位基因。遺傳變異的來(lái)源：染色體變異、基因突變

12、、基因重組二、進(jìn)化的遺傳基礎(chǔ)1、生物種群的遺傳變異（2）遺傳變異在種群中的保存遺傳平衡定律（哈迪溫伯格定律）在一個(gè)隨機(jī)交配的大群體中，如果沒有其他因素的影響，則群體基因庫(kù)中各種基因頻率和基因型頻率將代代相傳，保持不變。符合以下5個(gè)條件：1、種群足夠大；2、隨機(jī)交配；3、無(wú)突變；4、無(wú)新基因加入（遷入和遷出）；5、無(wú)自然選擇遺傳平衡是以假定的條件為前提，實(shí)際上，生物種群的基因頻率和基因型頻率常常被打破，使群體基因庫(kù)發(fā)生變化，而一定時(shí)間內(nèi)群體基因庫(kù)的變化即表現(xiàn)為生物種群的進(jìn)化。（2）遺傳變異在種群中的保存遺傳平衡定律（哈迪溫伯格定律）2、影響生物種群進(jìn)化的因素（1）基因突變和基因流動(dòng) 突變可產(chǎn)生新

13、的等位基因（2）小群體的遺傳漂變 在小群體中由于隨機(jī)事件的影響，等位基因的頻率從上一代到下一代容易發(fā)生波動(dòng)變化，這種變化稱為遺傳漂變。 瓶頸效應(yīng)：殺蟲劑與昆蟲 建立者效應(yīng)（3）非隨機(jī)交配和選擇 性選擇2、影響生物種群進(jìn)化的因素（1）基因突變和基因流動(dòng)人工選擇與自然選擇人工選擇與自然選擇三、物種起源和進(jìn)化趨勢(shì)1、物種的起源（1）物種形成的必要條件隔離 地理隔離：山川、沙漠或海洋等地理障礙。 生殖隔離：指生物之間不能自由交配或交配后不能產(chǎn)生可育性后代的現(xiàn)象。 生殖隔離包括： 1、交配前生殖隔離：a、空間隔離：美國(guó)的西方懸鈴木Platanus occidentalis與地中海的東方懸鈴木P. ori

14、entalis；b、時(shí)間隔離：Pinus radiata二月散出花粉，近似種P. muricata 四月散出花粉；c、行為隔離；d、形態(tài)隔離 2、交配后生殖隔離：a、配子隔離：不能受精；b、發(fā)育隔離：未出生就死亡，綿羊與山羊；c、雜種不活：未生殖前死亡，煙草（腫瘤）；d、雜種不育：馬、驢騾；e、雜種淘汰：通過(guò)選擇淘汰三、物種起源和進(jìn)化趨勢(shì)1、物種的起源例：加帕戈斯群島上發(fā)現(xiàn)的13種地雀的進(jìn)化過(guò)程地理隔離和生殖隔離形成新種的方式稱為異地物種形成，它是生物進(jìn)化過(guò)程中形成新物種的主要方式。例：加帕戈斯群島上發(fā)現(xiàn)的13種地雀的進(jìn)化過(guò)程地理隔離和生殖隔物種和品種物種（species）具有一定的形態(tài)和生理

15、特征，有一定的自然分布范圍的植物類群，能自然交配，產(chǎn)生正常能育的后代。品種（ cultivar 縮寫 cv.）不是分類學(xué)中的一個(gè)單位，只用于栽培植物的分類上，在野生植物中不使用品種這一名詞。它是人類經(jīng)過(guò)培育選擇而形成的類型，其經(jīng)濟(jì)性狀及生物學(xué)特性符合人類需要，要進(jìn)行買賣，成為商品后，才能稱為品種，否則只能叫品系。藥材中一般稱的品種，有時(shí)指分類學(xué)上的種，有時(shí)又指栽培的藥用植物的品種。物種和品種物種（species）具有一定的形態(tài)和生理特征，有漸變式 繼承式：指一個(gè)物種通過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代的演變，逐漸積累微小變異而發(fā)展形成新物種。 分化式：指一個(gè)物種的兩個(gè)或多個(gè)群體，由于地理的隔離而逐漸分化成兩個(gè)或

16、多個(gè)亞種，然后再發(fā)展出生殖上的隔離，形成兩個(gè)或多個(gè)新的物種。爆發(fā)式（2）物種形成的方式漸變式（2）物種形成的方式2、生物進(jìn)化的趨勢(shì)（1）趨異進(jìn)化和適應(yīng)輻射（2）趨同進(jìn)化和平行進(jìn)化（3）協(xié)同進(jìn)化3、物種選擇和滅絕2、生物進(jìn)化的趨勢(shì)（1）趨異進(jìn)化和適應(yīng)輻射四、生物進(jìn)化關(guān)系與分類1、物種多樣性的分類（1） 物種的命名：雙名法 林奈 1753年 屬名 + 種加詞 + 定名人 名詞 形容詞或名詞 例：水稻 Oryza sativa L. 現(xiàn)代人 Homo sapiens四、生物進(jìn)化關(guān)系與分類1、物種多樣性的分類（2）生物分類的等級(jí)系統(tǒng)界、門、綱、目、科、屬、種（2）生物分類的等級(jí)系統(tǒng)界、門、綱、目、科、屬、種2、生物界的劃分及其進(jìn)化關(guān)系Linnaeus1753兩界系統(tǒng)植物界 動(dòng)物界。Hogg 1860 三界系統(tǒng)植物界 動(dòng)物界 原生生物界 2、生物界的劃分及其進(jìn)化關(guān)系Linnaeus17531969 Whittaker五界系統(tǒng)動(dòng)物界植物界真菌界原生生物界 原核生物界1969 Whittaker五界系統(tǒng)動(dòng)物界1949Jahn六界系統(tǒng)動(dòng)物界植物界真菌界原生生物界原核生物界病毒界1949Jahn六界系統(tǒng)動(dòng)物界1989年，Cavalier-Smith的八界系統(tǒng)古真核生物界古細(xì)菌界真細(xì)菌界原核生物古真核生物超界后真核生物超界真核生