生命現(xiàn)象課件

第12單元我們都是一家人-演化【本著作除另有註明外，採取創(chuàng)用CC「姓名標示－非商業(yè)性－相同方式分享」臺灣2.5版授權(quán)釋出】第12單元我們都是一家人【本著作除另有註明外，採取創(chuàng)用C思考『蓋婭(Gaia)』與『生命(Life)

』思考『蓋婭(Gaia)』與『生命(Life)』思考『生物多樣性』en:User:Justin思考『生物多樣性』en:User:Justin思考『植物的多樣性分佈』StenPorse思考『植物的多樣性分佈』StenPorse思考-達爾文和黑猩猩相似度99%!user:snowyowls思考-達爾文和黑猩猩相似度99%!user:snowyo思考物種起源–生命、人從何而來？思考物種起源–生命、人從何而來？蘇格拉底(Socrates)，470-399B.C.歸納法(Inductivemethod)：

類化(Generalization)與分類(Classification)的概念西方自然史家對生命史的觀察與記述…CopyofLysippos,Photographer/source-

EricGaba(User:Sting)西方自然史家對生命史的觀察與記述…CopyofLysip亞里斯多德(Aristotle)384-322B.C.自然之梯，理型早期博物學家的觀點CopyofLysippos,Photographer/source-

EricGaba(User:Sting)臺灣大學羅竹芳亞里斯多德(Aristotle)早期博物學家的觀點Copy蒲林尼(Plinius)“theElder”，23～79B.C.羅馬時期的自然史…蒲林尼(Plinius)“theElder”，23地理大發(fā)現(xiàn)的啟示-1400-1600諾亞方舟有多少個房間？1627年代之世界地圖樣貌地理大發(fā)現(xiàn)的啟示-1400-1600諾亞方舟有多少個房達爾文之前的生物學家們?nèi)绾慰创问?布豐Buffon居維葉Cuvier林奈(C.Linnaeus,瑞典1758)的貢獻:生物學命名的二名法(binomialsystemofnomenclature)Type(模式標本)的概念:holotype(正模標本),paratype布豐(Buffon)居維葉(Cuvier)林奈Linnaeus達爾文之前的生物學家們?nèi)绾慰创问?布豐Buffon拉馬克(Larmack)對生命形式的觀點提出：生命形式可變(TransitionofOrganism)解釋機制-後天獲得性遺傳(InheritanceofAcquiredCharacteristics)Larmack1744-1829明代記載的非洲長頸鹿Licence:LicenceGFDL.Auteur:User:Valérie75LucaGaluzzi(Lucag)拉馬克(Larmack)對生命形式的觀點提出：生命形式達爾文(CharlesDarwin)的生命史觀：1809-1882達爾文(CharlesDarwin,1809)的生命史觀：生命經(jīng)由天擇(NaturalSelection)產(chǎn)生改變小獵犬號的航行之旅(VoyageoftheBeagle,1831-1836)加拉巴哥群島Madebyuserde:WEBMASTER達爾文(CharlesDarwin)的生命史觀：1809-達爾文雀-DarwinFinch【小獵犬號環(huán)球航行記】中的插圖達爾文雀-DarwinFinch【小獵犬號環(huán)球航行記】中的達爾文與雀鳥(影片2’19)達爾文與雀鳥(影片2’19)天擇與演化的適應(yīng)者達爾文之後100年，1970年代普林斯頓大學的科學家彼得和蘿絲瑪莉．格蘭特欲瞭解達爾文如何判定演化的機制，探究加拉巴哥達芙妮麥哲小島的達爾文雀。該島1977年遭逢旱災(zāi)之後，兩種達爾文雀數(shù)量從1,300隻降至300隻，中型達爾文雀(主食種子)損失85%的族群。與1976年相比，有較大嘴喙族群增加6%，嘴喙增加0.5mm，平均深度增加4-5%。1984-1985年卻出現(xiàn)反壓力，大種子變少而小種子變多，因此造成對嘴喙較小者有利之生存條件。最適者為何？不同性狀僅在不同時空環(huán)境下呈現(xiàn)有利，不一定是嘴喙巨大者恆為有利。天擇作用在『生物的表現(xiàn)型』而不是個體之單一『基因』，故天擇不會選擇出所有適合性狀。天擇與演化的適應(yīng)者達爾文之後100年，1970年代普林華萊士(AlfredWallace)的生物地理觀與生命可變觀對達爾文天擇理論的貢獻OntheOriginofSpeciesbyMeansofNaturalSelection(1859)天擇說(NaturalSelection)華萊士(AlfredWallace)的生物地理觀與生命所有生物都具有極高的生殖潛能。遺傳變異存在族群中，隨機出現(xiàn)(突變)。生存競爭(Darwinfitness)。適應(yīng)值高者存活並延續(xù)遺傳組成。天擇(NaturalSelection)與物種形成生命的形式可改變，物種族群內(nèi)存在變異，新的生命可經(jīng)由演化產(chǎn)生，天擇與適應(yīng)是決定演化的主要機制。中性演化與遺傳漂變(drift)亦在塑造生物多樣性的生命史長河中參與作用。所有生物都具有極高的生殖潛能。天擇(NaturalSel演化Evolution成功解釋了生命的產(chǎn)生生命改變的機制生命的未來生物學或生命科學的基本問題終於得到解答?演化Evolution成功解釋了生命的產(chǎn)生ChristopherWalsh,HarvardMedicalSchoolTkgd2007ChristopherWalsh,HarvardMed達爾文無法回答的事？(1859年)遺傳的機制？生物演化如何在連續(xù)改變中達成？缺乏孟德爾現(xiàn)代遺傳理論(1900年)的達爾文思想與無法自圓其說的矛盾新達爾文學說與現(xiàn)代演化生物學(Modernsynthesis,1930(neo-Darwinism))

達爾文無法回答的事？(1859年)遺傳的機制？GregorMendel,1822-1884物理學、數(shù)學、生物化學與分子生物學對演化生物學的貢獻…孟德爾的遺傳學理論Sutton的染色體學說ThomasMorgan的果蠅遺傳研究演化生物學MichalMaňasGregorMendel,1822-1884物理學、數(shù)學數(shù)學家費雪(Fisher)Modernsynthesis(neo-Darwinism)1930-Haldane,Wright&Fisher….在生物學上演化的貢獻是無與倫比的-杜布藍斯基

(NothinginBiologyMakesSenseExcepttheLightofEvolution)-Dobzhansky新達爾文主義(新綜合理論)數(shù)學家費雪(Fisher)Modernsynthesis1950年代華生與克里克發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)，開啟分子生物學的新頁從分子的角度觀察微小的遺傳變異成為可能華森(JamesD.Watson)與克里克(FrancisCrick)

Photo:MarcLiebermanOriginallyuploadedbyMadprimePleasecredit"MadeleinePriceBall“ifusedinacommercialcontext

1950年代華生與克里克發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)，開啟分子生物學物種的概念：“種”是什麼？物種：自然的基礎(chǔ)單元生物種(BSC,Mayr1940)：利於操作的概念親緣種(PSC)PopulationThinking：物種以族群呈現(xiàn)自然中，族群內(nèi)的個體存在變異，天擇可改變族群基因與表型頻率。物種起源經(jīng)由自然選擇，種(species)是什麼？UniversityofKonstanz物種的概念：“種”是什麼？物種：自然的基礎(chǔ)單元物種起源經(jīng)由自NothinginEvolutionMakesSenseExcepttheLightofPopulationGeneticsPopulationThinking物種=族群NothinginEvolutionMakesSen天擇如何作用天擇的模式

(Selectionpatterns)穩(wěn)定選擇(Stabilizingselection)分裂選擇(Disruptiveselection)定向選擇(Directionalselection)天擇如何作用天擇的模式天擇如何改變族群內(nèi)基因與表型頻率蛋黃蝸牛(Cepaea)與其多型性(polymorphism)樺樹蛾的例子淺色型(白)樺樹蛾深色型(黑

)

樺樹蛾Cepaeahortensis、Cepaeavindobonensis與Cepaeanemoralis

這樣有問題嗎？PicturetakenbyOlafLeillingerPicturetakenbyOlafLeillingerRobertNordsieck(Rnordsieck)User:Erbsensuppe天擇如何改變族群內(nèi)基因與表型頻率蛋黃蝸牛(Cepaea)樺種化模式(Patternofspeciation)異域種化(allopatricspeciation)鄰域種化

(parapatricspeciation)同域種化

(sympatricspeciation)種化模式(Patternofspeciation)異域磐古古陸地理變異可促成物種分化與生成Originalimageofthepangaeamadebyen:User:Kieff.中文版

modifiedbyKaurJmebOriginaluploaderwasMcyjerryaten.wikipedia磐古古陸地理變異可促成物種分化與生成Originalima達爾文的預(yù)期化石證據(jù)多顯示為此演化(改變)速率漸變(Gradualism)與點斷平衡(punctuatedequilibrium,頓變)

達爾文的預(yù)期化石證據(jù)多顯示為此演化(改變)速率漸變(G滅絕

(Extinction):生命必經(jīng)的過程演化：生命的形式可改變，物種族群內(nèi)存在變異。新的生命可經(jīng)由演化產(chǎn)生，物種會滅絕，生物多樣性經(jīng)由滅絕喪失。背景滅絕與大滅絕過去曾發(fā)生五次大滅絕事件寒武紀(Cambrian)末

500mya奧陶紀(Ordovician)末425mya泥盆紀(Devonian)末345mya二疊紀(Permian)末225mya白堊紀(Cretaceous)末65mya滅絕(Extinction):生命必經(jīng)的過程演化：生命的已滅絕的不同動物類群隨之消逝的是物種、

基因與其一切關(guān)聯(lián)性Steveoc86OriginaluploaderwasKilldevilaten.wikipediaLaterversion(s)wereuploadedbyTimefornothing,AzaTothaten.wikipediaMistvan已滅絕的不同動物類群隨之消逝的是物種、基因與其一切關(guān)聯(lián)性S演化的尺度巨演化Macroevolution微演化

Microevolution演化的尺度巨演化Macroevolution微演化Mic演化發(fā)生學演化發(fā)生學(evo-devo)：一個新的觀點從發(fā)育的角度來理解生命演化不同生物間分享共通的分子機制與調(diào)控路徑改變相關(guān)基因的表現(xiàn)範圍─改變體制結(jié)構(gòu)─生物多樣性實例:Hox

基因群(動物界)MADS-box(植物界)演化發(fā)生學演化發(fā)生學(evo-devo)：一個新的觀點演化演化一詞本身並無進步的意涵達爾文對演化所賦予的定義也僅有「代代相傳、可改變」的生物意義。因此生命本身並非固定不變的形式，在漫長的生命史中，生命會改變，新的生命會產(chǎn)生，舊有的生命會滅絕，天擇從中作用並挑選適應(yīng)值高者。這一切的改變，就是生命的演化。演化演化一詞本身並無進步的意涵Page37參考書目與影片參考書目NeilA.Campbell,JaneB.Reece,LisaA.Urry,MichaelL.Cain,StevenA.Wasserman,PeterV.Minorsky,RobertB.Jackson(2008).Biology.Eighthedition.Chapter22~25.SanFrancisco:BenjaminCummings.參考影片DiscoveryChannel達爾文之島。NationalGeography達爾文的演化遠征Page37參考書目與影片參考書目第12單元我們都是一家人-演化【本著作除另有註明外，採取創(chuàng)用CC「姓名標示－非商業(yè)性－相同方式分享」臺灣2.5版授權(quán)釋出】第12單元我們都是一家人【本著作除另有註明外，採取創(chuàng)用C思考『蓋婭(Gaia)』與『生命(Life)

』思考『蓋婭(Gaia)』與『生命(Life)』思考『生物多樣性』en:User:Justin思考『生物多樣性』en:User:Justin思考『植物的多樣性分佈』StenPorse思考『植物的多樣性分佈』StenPorse思考-達爾文和黑猩猩相似度99%!user:snowyowls思考-達爾文和黑猩猩相似度99%!user:snowyo思考物種起源–生命、人從何而來？思考物種起源–生命、人從何而來？蘇格拉底(Socrates)，470-399B.C.歸納法(Inductivemethod)：

類化(Generalization)與分類(Classification)的概念西方自然史家對生命史的觀察與記述…CopyofLysippos,Photographer/source-

EricGaba(User:Sting)西方自然史家對生命史的觀察與記述…CopyofLysip亞里斯多德(Aristotle)384-322B.C.自然之梯，理型早期博物學家的觀點CopyofLysippos,Photographer/source-

EricGaba(User:Sting)臺灣大學羅竹芳亞里斯多德(Aristotle)早期博物學家的觀點Copy蒲林尼(Plinius)“theElder”，23～79B.C.羅馬時期的自然史…蒲林尼(Plinius)“theElder”，23地理大發(fā)現(xiàn)的啟示-1400-1600諾亞方舟有多少個房間？1627年代之世界地圖樣貌地理大發(fā)現(xiàn)的啟示-1400-1600諾亞方舟有多少個房達爾文之前的生物學家們?nèi)绾慰创问?布豐Buffon居維葉Cuvier林奈(C.Linnaeus,瑞典1758)的貢獻:生物學命名的二名法(binomialsystemofnomenclature)Type(模式標本)的概念:holotype(正模標本),paratype布豐(Buffon)居維葉(Cuvier)林奈Linnaeus達爾文之前的生物學家們?nèi)绾慰创问?布豐Buffon拉馬克(Larmack)對生命形式的觀點提出：生命形式可變(TransitionofOrganism)解釋機制-後天獲得性遺傳(InheritanceofAcquiredCharacteristics)Larmack1744-1829明代記載的非洲長頸鹿Licence:LicenceGFDL.Auteur:User:Valérie75LucaGaluzzi(Lucag)拉馬克(Larmack)對生命形式的觀點提出：生命形式達爾文(CharlesDarwin)的生命史觀：1809-1882達爾文(CharlesDarwin,1809)的生命史觀：生命經(jīng)由天擇(NaturalSelection)產(chǎn)生改變小獵犬號的航行之旅(VoyageoftheBeagle,1831-1836)加拉巴哥群島Madebyuserde:WEBMASTER達爾文(CharlesDarwin)的生命史觀：1809-達爾文雀-DarwinFinch【小獵犬號環(huán)球航行記】中的插圖達爾文雀-DarwinFinch【小獵犬號環(huán)球航行記】中的達爾文與雀鳥(影片2’19)達爾文與雀鳥(影片2’19)天擇與演化的適應(yīng)者達爾文之後100年，1970年代普林斯頓大學的科學家彼得和蘿絲瑪莉．格蘭特欲瞭解達爾文如何判定演化的機制，探究加拉巴哥達芙妮麥哲小島的達爾文雀。該島1977年遭逢旱災(zāi)之後，兩種達爾文雀數(shù)量從1,300隻降至300隻，中型達爾文雀(主食種子)損失85%的族群。與1976年相比，有較大嘴喙族群增加6%，嘴喙增加0.5mm，平均深度增加4-5%。1984-1985年卻出現(xiàn)反壓力，大種子變少而小種子變多，因此造成對嘴喙較小者有利之生存條件。最適者為何？不同性狀僅在不同時空環(huán)境下呈現(xiàn)有利，不一定是嘴喙巨大者恆為有利。天擇作用在『生物的表現(xiàn)型』而不是個體之單一『基因』，故天擇不會選擇出所有適合性狀。天擇與演化的適應(yīng)者達爾文之後100年，1970年代普林華萊士(AlfredWallace)的生物地理觀與生命可變觀對達爾文天擇理論的貢獻OntheOriginofSpeciesbyMeansofNaturalSelection(1859)天擇說(NaturalSelection)華萊士(AlfredWallace)的生物地理觀與生命所有生物都具有極高的生殖潛能。遺傳變異存在族群中，隨機出現(xiàn)(突變)。生存競爭(Darwinfitness)。適應(yīng)值高者存活並延續(xù)遺傳組成。天擇(NaturalSelection)與物種形成生命的形式可改變，物種族群內(nèi)存在變異，新的生命可經(jīng)由演化產(chǎn)生，天擇與適應(yīng)是決定演化的主要機制。中性演化與遺傳漂變(drift)亦在塑造生物多樣性的生命史長河中參與作用。所有生物都具有極高的生殖潛能。天擇(NaturalSel演化Evolution成功解釋了生命的產(chǎn)生生命改變的機制生命的未來生物學或生命科學的基本問題終於得到解答?演化Evolution成功解釋了生命的產(chǎn)生ChristopherWalsh,HarvardMedicalSchoolTkgd2007ChristopherWalsh,HarvardMed達爾文無法回答的事？(1859年)遺傳的機制？生物演化如何在連續(xù)改變中達成？缺乏孟德爾現(xiàn)代遺傳理論(1900年)的達爾文思想與無法自圓其說的矛盾新達爾文學說與現(xiàn)代演化生物學(Modernsynthesis,1930(neo-Darwinism))

達爾文無法回答的事？(1859年)遺傳的機制？GregorMendel,1822-1884物理學、數(shù)學、生物化學與分子生物學對演化生物學的貢獻…孟德爾的遺傳學理論Sutton的染色體學說ThomasMorgan的果蠅遺傳研究演化生物學MichalMaňasGregorMendel,1822-1884物理學、數(shù)學數(shù)學家費雪(Fisher)Modernsynthesis(neo-Darwinism)1930-Haldane,Wright&Fisher….在生物學上演化的貢獻是無與倫比的-杜布藍斯基

(NothinginBiologyMakesSenseExcepttheLightofEvolution)-Dobzhansky新達爾文主義(新綜合理論)數(shù)學家費雪(Fisher)Modernsynthesis1950年代華生與克里克發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)，開啟分子生物學的新頁從分子的角度觀察微小的遺傳變異成為可能華森(JamesD.Watson)與克里克(FrancisCrick)

Photo:MarcLiebermanOriginallyuploadedbyMadprimePleasecredit"MadeleinePriceBall“ifusedinacommercialcontext

1950年代華生與克里克發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)，開啟分子生物學物種的概念：“種”是什麼？物種：自然的基礎(chǔ)單元生物種(BSC,Mayr1940)：利於操作的概念親緣種(PSC)PopulationThinking：物種以族群呈現(xiàn)自然中，族群內(nèi)的個體存在變異，天擇可改變族群基因與表型頻率。物種起源經(jīng)由自然選擇，種(species)是什麼？UniversityofKonstanz物種的概念：“種”是什麼？物種：自然的基礎(chǔ)單元物種起源經(jīng)由自NothinginEvolutionMakesSenseExcepttheLightofPopulationGeneticsPopulationThinking物種=族群NothinginEvolutionMakesSen天擇如何作用天擇的模式

(Selectionpatterns)穩(wěn)定選擇(Stabilizingselection)分裂選擇(Disruptiveselection)定向選擇(Directionalselection)天擇如何作用天擇的模式天擇如何改變族群內(nèi)基因與表型頻率蛋黃蝸牛(Cepaea)與其多型性(polymorphism)樺樹蛾的例子淺色型(白)樺樹蛾深色型(黑

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樺樹蛾Cepaeahortensis、Cepaeavindobonensis與Cepaeanemoralis

這樣有問題嗎？PicturetakenbyOlafLeillingerPicturetakenbyOlafLeillingerRobertNordsieck(Rnordsieck)User:Erbsensuppe天擇如何改變族群內(nèi)基因與表型頻率蛋黃蝸牛(Cepaea)樺種化模式(Patternofspeciation)異域種化(allopatricspeciation)鄰域種化

(parapatricspeciation)同域種化

(sympatricspeciation)種化模式(Patternofspeciation)異域磐古古陸地理變異可促成物種分化與生成Originalimageofthepangaeamadebyen:User:Kieff.中文版

modifiedbyKaurJmebOriginaluploaderwasMcyjerryaten.wikipedia磐古古陸地理變異可促成物種分化與生成Originalima達爾文的預(yù)期化石證據(jù)多顯示為此演化(改變)速率漸變(Gradualism)與點斷平衡(punctuatedequilibrium,頓變)