達(dá)爾文和進(jìn)化論

SUMMARYEvolutiontheoryEvolutionisthefundamentalorganizingprincipleofbiologyandthemaintheme.Dawin'stheoryofnaturalselectionisjusttheorybutnotfact,thefactissomethingthathaveevidencetobeproved,wecansaythatorganismsevolvedfrompreviouslylivingformsbecausescientistshavefoundlotsoforganismfossils.注：理論是由一些現(xiàn)象推到而出的，并非有人親眼所見，是看不見摸不著的，由此而稱為理論，而事實(shí)是真實(shí)存在的，或者曾經(jīng)真實(shí)存在并且留下證據(jù)而可以供人考究的現(xiàn)象。我的理解是人們通過對于一些事實(shí)的總結(jié)和歸納，而得出一些可以解釋這些現(xiàn)象或者事實(shí)的原因性說明，是為理論。事實(shí)是理論的基礎(chǔ)，理論是事實(shí)的推論。Thereare4argumentstosupportevolution.Micro-evolution:smallchangesinspecies.(eg.所有的狗都有相同的祖先，也可以歸結(jié)為同類，但是只見也有區(qū)分，哈士奇，牧羊犬，藏獒等等。此外，就算是同樣是哈士奇，也有毛色等一些差異所區(qū)分不同的亞種，這些都是種內(nèi)分化，也是進(jìn)化論的依據(jù)之一。)Macro-evolution:largechangesoverlongperiodoftime.(eg.哺乳動物的前肢骨骼形態(tài)差異很大，雖然歸根結(jié)底是同一先祖，但也許是生活習(xí)性或者所處不同環(huán)境而導(dǎo)致的差異擴(kuò)大化，比如說人和海豚的前肢，其實(shí)都有著幾乎相同的骨骼結(jié)構(gòu)，只是各種相同的骨骼演化出了不同的形態(tài)。同樣由humerus,ulna,radius,carpals,metacarpals,phalanges等骨構(gòu)成，形態(tài)不同。另外一個例子就是脊椎動物的胚胎開始形成時其實(shí)非常類似，只是后來慢慢的成長起來才變得各有不同，這也許也可以作為一個依據(jù)說明脊椎動物是由相同的原始型演變而來的。)imperfections:recordahistoryofpastancestry.(這個很有意思，拿鯨魚做例子。鯨魚這種海洋生物，其主要活動是用前肢劃水，尾部掌握平衡，因此，可以說他的后肢是根本沒有任何用途的，但是有趣的是，鯨魚仍然保留了后肢的骨骼結(jié)構(gòu)，雖然已經(jīng)嚴(yán)重退化小到容易被忽略掉，但是這種”不完美”甚至是”累贅”的結(jié)構(gòu)為什么會出現(xiàn)在鯨魚的身上，科學(xué)界的解釋是鯨魚的祖先其實(shí)是陸生生物，由于某些原因又回到了海洋環(huán)境中生活，而陸生動物明顯是需要后肢進(jìn)行行走等活動的，于是乎，鯨魚就保留了后肢這種沒有意義的結(jié)構(gòu)，稱之為"imperfections"。)Molecularevidence(這個沒什么意思，就是科學(xué)發(fā)展起來之后，人們研究中發(fā)現(xiàn)的基因相似度問題，基因越類似，很可能親戚關(guān)系就比較近，反之則比較遠(yuǎn)。)Evolutionrepresents:Accumulationofsmallmodificationoverlongtime.說白了就是積少成多，量變引起質(zhì)變(originofearthwas4.5billionyearsago,lifefirstoccurredontheearthwas3.5billionyrsago.)Adaptationsderivedfrompre-existingstructures.chancemutations,butpositivemutationsare'selected'』演化只是一個選擇的過程，但是不是一個制造的過程，所以它并不能夠造出新的物種形態(tài)，只能選擇那些更容易存活的形態(tài)。就算是基因變異所產(chǎn)生的新形態(tài)也不是演化的結(jié)果，只能給演化提供多一些的素材，這不算是演化新形態(tài)。)Howdoesevolutionadaptspeciestotheirenvironment?Definitionofevolution1)Technicaldefinition:Changeingeneticcompositionofpopulationfromgenerationtogeneration.Darwin'sdefinition:Descentwithmodification.Dawin'stheoryofNaturalselection:Individualsvarygreatlyintheirtraits.Traitsareinheritedfromparentstooffspring.Speciescapableofproducingmoreoffspringthanenvironmentcansupport.Lackoffoodandcompetition,manyoffspringdonotsurvive.(Notincludehuman.)Individualswithinheritedtraitsthatleadtohighersurvival/reproductiontendtoleavemoreoffspring.Unequalabilitytosurvive/reproduceleadstoaccumulationoffavourabletraitsinpopulationovergenerations.NaturalselectiontheorysummaryAprocesswherebyindividualswithcertainheritabletraitssurviveandreproduceathigherratethanothers.(一群里面相比之下總有相對活的滋潤的家族)Overtime,canincreasematchbetweenorganismsandtheirenvironment,whichmeansadaptation.(歲月流逝，活得滋潤的家族當(dāng)然會想方設(shè)法把家族產(chǎn)業(yè)做強(qiáng)做大，活的越來越滋潤。)Ifenvironmentchanges,orindividualmovestonewenvironment,naturalselectionmayresultsinadaptationtonewconditions,andgiverisetonewspeciesinprocess.(感覺就好像是一場災(zāi)難把大家的家底全部端了去，所有的人們又要白手起家了，也許又要有另外一個家族要崛起了)Naturalselectionisnottheprocessthatresultsinchangesingenefrequencies,butistheprocessthatleadstoadaptation.(巧婦難為無米之炊，只有給她的材料多了，才能做出更美味的飯菜)Selectionforphenotypesandgenotypes.(這個理解有點(diǎn)暈，自然選擇應(yīng)該是選擇那些生存能力更強(qiáng)的品種，而有些基因型是這些個體比較強(qiáng)悍的根本原因，從而導(dǎo)致了間接的選擇了那些適于生存的基因，進(jìn)而遺傳給后代。我感覺是自然選擇了某種特性，而賦予這種特性的是基因。就好像基因孩子的父母，而自然選擇是來這里挑選繼承人的億萬富翁，父母只能決定孩子的樣貌，而富翁只能從中挑選自己看的最順眼的，并不是說長的最帥的一定會被挑中，只有富翁覺得最順眼的才會成為繼承人，這也是為什么自然選擇并不是選擇最完美的，而是挑選最適應(yīng)的。Twotypesandthreemodesofselection.Twotypes:NaturalselectionandSexualselection.(自然選擇和性選擇，自然選擇一般就是看生存幾率和繁殖幾率，也就是環(huán)境適應(yīng)能力大小。至于性選擇,只說明交配幾率。一般是指女性選擇男性，就好像一般女生都比較喜歡帥哥。所以被女性選中的男性更容易留下后代來繼承自己的基因。)*Sexualselectionhastwotypes:intra-sexualandinter-sexual.(同性選擇和異性選擇，當(dāng)然這個跟同性戀沒關(guān)系。同性選擇是指相同性別的物種爭奪交配幾率，不只有男人會為了女人決斗，在動物界也是很常見的。至于異性選擇就看雌性動物的喜好了，就好像雄孔雀會在交配期去雌孔雀那里展示自己漂亮的羽毛，雌孔雀就會挑選自己認(rèn)為最炫的進(jìn)行交配，跟選美差不多。)Threemodes:Stabilisingselection,DirectionalselectionandDisruptiveselection.(平衡模式，也就是選擇趨近于品均值也就是中間的類型。方向選擇就是選擇一個極端，好比說長頸鹿就是脖子越長的越容易存活，長就是這個directiono兩端選擇比較耐人尋味，是選擇兩種極端，就是說除了大眾化的人家都選，有一種魚類就是這樣，同一地方生存的雄性的魚分為兩種不同形態(tài)，一種體積很大，另一只體積很小，而這樣兩極分化的原因是因?yàn)轶w型大的魚在為雌性決斗的時候更容易勝出而取得交配權(quán)，不過由于這種魚類是體外受精，也就是說雌性魚把卵排出體外，然后雄性再在有卵的范圍內(nèi)排出精子。至于那種體型小的魚，是由于小魚靈活，容易隱藏并且在被大魚發(fā)現(xiàn)之前把精子排放到有卵的范圍內(nèi)，所以才被幸運(yùn)的選擇了出來，那些大眾化的魚就不走運(yùn)了，打吧又打不過大魚，藏吧又比小魚大容易被大魚發(fā)現(xiàn)，所以只能杯具了可憐的魚們）*Sexualselectiondonotincreasesurvivalratebutincreasematingopportunity.Theoriginofspeciesa）Biologicalspeciesconcept（BSC）:Commongenepool,（potentially）interbreed,producefertileoffspring,anddon't（normally）matewithotherspeciesinwild.Groupofdistinctorganismscapableofinterbreedingbutreproductivelyisolatedfromotherspecies.（eg.驢和馬鼻騾子，由于染色體不能配對所以不能生育）Phylogeneticspeciesconcept（PSC）:Smallestgroupofindividualsthatshareacommonancestor,hencehaveauniquegenetichistory.（notonlysimilarinmorphology,butalsosimilaringenes.）"Crypticspecies"meansmorphologicallysimilarbutgeneticallydistinct.（長得像但是基因不同）b）Interbreedingprevent1）Pre-zygoticisolatingmechanism:Mechanical（eg.anatomyofgenitalorgansPrimatepenises）2）Post-zygoticisolatingmechanism:Ensuresreproductivefailure.（hybridnon-viability:Prohibitnormalembryonicdevelopment.Orhybridsterility:hybridsgeneticallyincompatible胚胎無法正常發(fā)育或者中間雜交品種基因不調(diào)和。）*雜交的困難：Habitatisolation（不同種群生存地區(qū)不同）^Temporalisolation（交配期不同）tBehavioralisolation（不同物種的雌雄生物不能相互吸引而產(chǎn)生交配活動）鼻mating鼻Mechanicalisolation（生殖器官形態(tài)不匹配而無法正常交配）tGameticisolation（精子和卵子不能相互識別而無法受精）tFertilizationtReducedhybridviability（雜合受精卵無法發(fā)育成胚胎或者無法達(dá)到性成熟階段）tReducedhybridfertility（長大的混血種無法產(chǎn)生功能性成熟配子）tHybridbreakdown（混血種的后代有交配問題無法正常延續(xù)）.c）NewspeciesariseAllopatricspeciationandSympatricspeciation（由于生長地區(qū)不同而分化和在沒有地區(qū)障礙間隔的相同區(qū)域分化。至于如何區(qū)分，則要看是有有地形上的障礙阻擋兩個種群的基因交流，如果沒有障礙可以進(jìn)行基因交流則是Sympatric分化，反之則是Allopatric分化）Mostlarge-scalechangesaremodifiedversionsofolderstructures.Genesthatcontroldevelopmentplaymajorrole:rateofdevelopment（改變的速度）,timingofdevelopment（改變的時期，比如I胚胎期還是變態(tài)期等）andsatialpatternofdevelopment（改變的部位）.Allometricgrowth:Differencesinrelativegrowthratesofbodyparts.Homeosis（同源轉(zhuǎn)化）：Alterationinspatialarrangementofbodyparts.*變化無處不在，相同的基因也可能演化出不同形態(tài)，可以理解為內(nèi)外兼修，內(nèi)在的基因影響和外界環(huán)境影響共同鑄造了不同生物的基因型和表現(xiàn)型。Phylogeneticsandsystematicsa）definitionofphylogenyandsystematicsPhylogeny:Evolutionaryhistoryofaspeciesorgroupofspecies（發(fā)展史）.Basedoncommonancestryinferredfromfossils,morphologyandMolecular/DNAevidence.Systematics:Analyticalapproachtounderstandingthediversityandrelationshipoforganisms.（分類學(xué)，包括現(xiàn)存的和已經(jīng)滅絕的）b）PhylogeniesarebasedoncommonancestryiferredfromFossils,MorphologyandMoleculer/DNAevidence.Butsimilarmorphologycan'tindicatesharedancestry.ConvergentorDivergentevolutionoccurallovertheworld.Analogoustraits:Morphologysimilarbutnotcommonancestor.Homologoustraits:sharecommonancestor.（similarordifferentstructures.）Ahomologoustraitmaybehomoplasious-thatis,ithasevolvedindependently,butfromthesameancestralstructure-plesiomorphic-thatis,presentinacommonancestorbutsecondarilylostinsomeofitsdescendants-or（syn）apomorphic-presentinanancestorandallofitsdescendants.c）Phylogeneticsystematics:connectsclassificationswithevolutionaryhistoryinHierarchialclassification.Domain（域）^Archaea（古菌），Bacteria（細(xì)菌）andEukarya（真核生物）Kindom（界）^Animalia（動物界）,Plantae（植物界）,Fungi（真菌界）,Protista（原生生物界）andProkaryota（原核生物界）.Phylum（門）teg.Chordata（脊索動物門）.注：動物界一共有36門【不包括亞門】。植物界有11門，真菌界有6門Class綱）teg.Mammalia（哺乳綱）Order（目）teg.Carnivora（肉食目）Family（科）teg.Felidea（貓科）Genus（屬）teg.Panthera（豹屬）Species種）teg.Panterapardus（美洲豹*【非學(xué)名】）Cladistics（遺傳分類學(xué)）：sharedprimitiveandsharedderivedcharacters.Sharedprimitive:can'tdivideitoutbutthefundamentalcharacters.Sharedderived:informativeindistiguishingwithothers.Bothofthetwoarehomologous.Monophyletic:differentgroupssharethecommonancestorimmediate.Paraphyletic:onegrouponlyshareanancestorwithothergourps.Phlyphyletic:donotsharetheimediateancestor.Outgroupspeciesarelessrelatedtotheingroupspecies,sharedprimitivebutnotderivedcharacters,whereingroupspeciesarethegroupweintendtostudy.Fromoriginsoflifetospeciesextinction.a）Firstformsoflifewereprokaryotes（3.8BYA,Cyanobacteria）.Eukaryotesaroseviaserialendosymbiosis（內(nèi)共生理論）.注：最原始的原核細(xì)胞為光和細(xì)菌，出現(xiàn)在38億年前，這種光和細(xì)菌為地球的生命體造就了有氧的環(huán)境基礎(chǔ)，再后來一些細(xì)胞通過包裹光和細(xì)菌和一些其他的呼吸作用的細(xì)菌進(jìn)而產(chǎn)生了真核細(xì)胞，而在這些真核細(xì)胞中，光合細(xì)菌演變成了進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，也就是我們熟悉的葉綠體，而那些有呼吸作用的細(xì)菌則演化成了線粒體，這也是為什么這兩種細(xì)胞器是雙膜結(jié)構(gòu)。b）Archaean（太古：大約4