第1章緒論(生物起源與進(jìn)化)

1、生物起源與進(jìn)化生物起源與進(jìn)化講課老師：何風(fēng)華講課老師：何風(fēng)華生命科學(xué)學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院遺傳學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、進(jìn)化論遺傳學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、進(jìn)化論聯(lián)系電話：聯(lián)系電話：教材教材 李難李難. 進(jìn)化生物學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)化生物學(xué)基礎(chǔ). 高等教育出版社，高等教育出版社，2005. (亞馬遜網(wǎng)、當(dāng)當(dāng)網(wǎng)、天貓、京東商城亞馬遜網(wǎng)、當(dāng)當(dāng)網(wǎng)、天貓、京東商城)主要參考書主要參考書 張昀張昀. 生物進(jìn)化生物進(jìn)化. 北京大學(xué)出版社北京大學(xué)出版社. 1998. 沈銀柱沈銀柱. 進(jìn)化生物學(xué)進(jìn)化生物學(xué). 高等教育出版社，高等教育出版社，2002. Brian Charlesworth著著, 舒中亞譯舒中亞譯. 進(jìn)化進(jìn)化-牛津通牛津通識(shí)教育讀本

2、識(shí)教育讀本. 譯林出版社，譯林出版社，2015. 邁爾著邁爾著, 田洺譯田洺譯. 2009. 進(jìn)化是什么進(jìn)化是什么. 上海上海: 上海上?？茖W(xué)技術(shù)出版社科學(xué)技術(shù)出版社. 周志炎院士周志炎院士. 遠(yuǎn)古的悸動(dòng)遠(yuǎn)古的悸動(dòng)生命起源與進(jìn)化生命起源與進(jìn)化. 鳳鳳凰出版?zhèn)髅郊瘓F(tuán)，凰出版?zhèn)髅郊瘓F(tuán)，2010.課程要求及考試形式課程要求及考試形式 有一定的生物學(xué)基礎(chǔ)有一定的生物學(xué)基礎(chǔ) 對(duì)本課程感興趣對(duì)本課程感興趣 有英文基礎(chǔ)（有一些英文動(dòng)畫和術(shù)語）有英文基礎(chǔ)（有一些英文動(dòng)畫和術(shù)語） 積極參加課堂討論積極參加課堂討論 準(zhǔn)時(shí)上課（點(diǎn)名抽查），關(guān)閉手機(jī)準(zhǔn)時(shí)上課（點(diǎn)名抽查），關(guān)閉手機(jī) 考試形式和成績(jī)：考試形式和成績(jī)： 期

3、末開卷考試（期末開卷考試（70）平時(shí)（）平時(shí)（30）摸底測(cè)驗(yàn)（摸底測(cè)驗(yàn)（5分鐘）分鐘） 請(qǐng)簡(jiǎn)單寫出你所理解的請(qǐng)簡(jiǎn)單寫出你所理解的“生物進(jìn)化生物進(jìn)化” 寫出對(duì)生物進(jìn)化理論有直接的重要貢獻(xiàn)寫出對(duì)生物進(jìn)化理論有直接的重要貢獻(xiàn)的三位學(xué)者的姓名的三位學(xué)者的姓名進(jìn)化這個(gè)概念，不同的人有不同的理解進(jìn)化這個(gè)概念，不同的人有不同的理解 對(duì)于生物學(xué)家，進(jìn)化就是指遺傳進(jìn)化（對(duì)于生物學(xué)家，進(jìn)化就是指遺傳進(jìn)化（變異的逐代積累）變異的逐代積累） 在其他學(xué)科中，它的意思是隨時(shí)間而發(fā)在其他學(xué)科中，它的意思是隨時(shí)間而發(fā)生的變化或展開。生的變化或展開。 進(jìn)化有時(shí)還帶有漸進(jìn)的含義，以區(qū)別于進(jìn)化有時(shí)還帶有漸進(jìn)的含義，以區(qū)別于革命。革

4、命。劍橋年度主題講座劍橋年度主題講座 (1995, 進(jìn)化進(jìn)化) 從玻意耳法則到達(dá)爾文革命從玻意耳法則到達(dá)爾文革命(進(jìn)化論的進(jìn)化進(jìn)化論的進(jìn)化) 細(xì)胞發(fā)育的進(jìn)化細(xì)胞發(fā)育的進(jìn)化 槍炮和病菌的進(jìn)化槍炮和病菌的進(jìn)化 倫敦的進(jìn)化倫敦的進(jìn)化 社會(huì)的進(jìn)化社會(huì)的進(jìn)化 小說的進(jìn)化小說的進(jìn)化 科學(xué)的進(jìn)化科學(xué)的進(jìn)化 宇宙的進(jìn)化宇宙的進(jìn)化劍橋年度主題講座劍橋年度主題講座 ( 起源起源 ) 宇宙的起源宇宙的起源 太陽系的起源太陽系的起源 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的起源復(fù)雜結(jié)構(gòu)的起源 人類的起源和進(jìn)化人類的起源和進(jìn)化 社會(huì)行為的起源社會(huì)行為的起源 社會(huì)的起源社會(huì)的起源 語言的起源語言的起源進(jìn)化論是生命科學(xué)基礎(chǔ)的基礎(chǔ)進(jìn)化論是生命科學(xué)基礎(chǔ)的基

5、礎(chǔ) 地球上多彩的生命由進(jìn)化而來，并在繼地球上多彩的生命由進(jìn)化而來，并在繼續(xù)進(jìn)化。續(xù)進(jìn)化。 隨著各種數(shù)據(jù)、證據(jù)不斷增多，新的技隨著各種數(shù)據(jù)、證據(jù)不斷增多，新的技術(shù)和分析方法不斷被發(fā)明，生物進(jìn)化論術(shù)和分析方法不斷被發(fā)明，生物進(jìn)化論越來越受到應(yīng)有的重視；越來越受到應(yīng)有的重視； 有關(guān)進(jìn)化的各種學(xué)說、理論對(duì)生命科學(xué)有關(guān)進(jìn)化的各種學(xué)說、理論對(duì)生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域的理論研究和應(yīng)用具有重要的各個(gè)領(lǐng)域的理論研究和應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。的指導(dǎo)意義。恩格思：恩格思： 19世紀(jì)三大自然科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一世紀(jì)三大自然科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一細(xì)胞學(xué)說、進(jìn)化論、能量守恒定律細(xì)胞學(xué)說、進(jìn)化論、能量守恒定律 進(jìn)化論是生物學(xué)中最大的統(tǒng)一理進(jìn)化論是

6、生物學(xué)中最大的統(tǒng)一理論。論。 E. Mayr (evolutionary biologist) 如果不借助于進(jìn)化的觀點(diǎn)，生物如果不借助于進(jìn)化的觀點(diǎn)，生物學(xué)上的事情就變得情理不通。學(xué)上的事情就變得情理不通。(Nothing in biology makes sense except in the light of evolution.) Th. Dobzhansky (geneticist and evolutionary biologist)進(jìn)化論生物學(xué)家的評(píng)論進(jìn)化論生物學(xué)家的評(píng)論第一部分第一部分 引論引論 生物世界的多樣性及其解釋生物世界的多樣性及其解釋 已記載的物種約有已記載的物種約有20

7、0多萬種，其中植物多萬種，其中植物40多萬種，動(dòng)物約多萬種，動(dòng)物約150多萬種，微生物約多萬種，微生物約20多萬多萬種。種。 實(shí)際上可能有實(shí)際上可能有500 1000萬種，萬種，80%生活生活在熱帶地區(qū)；據(jù)估計(jì)，現(xiàn)存生物只占曾生活在在熱帶地區(qū)；據(jù)估計(jì)，現(xiàn)存生物只占曾生活在地球上物種的地球上物種的0.01 0.001%。 對(duì)生物多樣性的解釋對(duì)生物多樣性的解釋 神創(chuàng)論：神創(chuàng)論： 圣經(jīng)圣經(jīng)創(chuàng)世紀(jì)創(chuàng)世紀(jì)：物種是獨(dú)立創(chuàng)建的，物種：物種是獨(dú)立創(chuàng)建的，物種不變不變 威廉威廉 佩利佩利 (1743-1805)：“手表類比手表類比” 盤古開天辟地、女媧造人的神話傳說盤古開天辟地、女媧造人的神話傳說 進(jìn)化論進(jìn)化論

8、 Lamarck、Darwin等人提出的觀點(diǎn)等人提出的觀點(diǎn) 哲學(xué)家對(duì)生物多樣性的解釋哲學(xué)家對(duì)生物多樣性的解釋 靜態(tài)的、短期的世界（靜態(tài)的、短期的世界（short duration） 神創(chuàng)論（神學(xué)的解釋）神創(chuàng)論（神學(xué)的解釋） 靜態(tài)的、無限期的世界靜態(tài)的、無限期的世界 古希臘一些哲學(xué)家的看法古希臘一些哲學(xué)家的看法 周期性的、循環(huán)的世界周期性的、循環(huán)的世界 周而復(fù)始，無限循環(huán)（興盛周而復(fù)始，無限循環(huán)（興盛衰落衰落興盛興盛），受），受“脈動(dòng)宇宙脈動(dòng)宇宙”觀點(diǎn)的影響觀點(diǎn)的影響 漸變的、進(jìn)化的世界漸變的、進(jìn)化的世界 Lamarck、Darwin等人提出的觀點(diǎn)等人提出的觀點(diǎn)現(xiàn)代生物學(xué)促進(jìn)進(jìn)化論發(fā)展現(xiàn)代生物學(xué)

9、促進(jìn)進(jìn)化論發(fā)展 動(dòng)物進(jìn)化動(dòng)物進(jìn)化的幾次質(zhì)變的幾次質(zhì)變和階段和階段（吳汝康）（吳汝康）(大約大約38億年前億年前)1.1.1 生物進(jìn)化的定義生物進(jìn)化的定義 生物進(jìn)化生物進(jìn)化(evolution): 是指生物種群在一定時(shí)間是指生物種群在一定時(shí)間內(nèi)性狀和遺傳組成上的變化。內(nèi)性狀和遺傳組成上的變化。 進(jìn)化一詞原系拉丁語，意思是進(jìn)化一詞原系拉丁語，意思是“將卷著的物體將卷著的物體展開展開(unfolding)” 1864-67年，英國(guó)哲學(xué)家兼詩人年，英國(guó)哲學(xué)家兼詩人H. Spencer的定的定義：物質(zhì)從無序到有序，從同質(zhì)到異質(zhì)，從簡(jiǎn)義：物質(zhì)從無序到有序，從同質(zhì)到異質(zhì)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的有向的變化過程單到復(fù)雜

10、的有向的變化過程 19世紀(jì)中葉，世紀(jì)中葉，evolution的通俗含義為的通俗含義為“一種緩一種緩慢、有秩序地從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過程慢、有秩序地從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過程”(進(jìn)進(jìn)步步)?！吧镞M(jìn)化生物進(jìn)化” Darwin 怎么看？怎么看？ Descent with modification (by means of natural selection) 生物特征代代相傳，略有改變生物特征代代相傳，略有改變 ；或生物在形態(tài)；或生物在形態(tài)、生理和行為上發(fā)生的世代之間十分緩慢、可、生理和行為上發(fā)生的世代之間十分緩慢、可遺傳的變化遺傳的變化 Evolution 更確切的翻譯為更確切的翻譯為“演化演化” T

11、ransmutation: 演變演變1.1.2 進(jìn)化生物學(xué)進(jìn)化生物學(xué) 進(jìn)化論（進(jìn)化論（The theory of evolution） 研究物種起源與演變的科學(xué)理論研究物種起源與演變的科學(xué)理論 早期的進(jìn)化論知識(shí)包含在博物學(xué)之中早期的進(jìn)化論知識(shí)包含在博物學(xué)之中 進(jìn)化生物學(xué)（進(jìn)化生物學(xué)（evolutionary biology） 以進(jìn)化論為基本理論，研究生物進(jìn)化的科學(xué)以進(jìn)化論為基本理論，研究生物進(jìn)化的科學(xué)：生命起源，生物進(jìn)化的過程、證據(jù)、原因：生命起源，生物進(jìn)化的過程、證據(jù)、原因、規(guī)律、學(xué)說以及生物進(jìn)化與地球的關(guān)系等、規(guī)律、學(xué)說以及生物進(jìn)化與地球的關(guān)系等等。等。 進(jìn)化的思想已滲透到生物科學(xué)的各個(gè)方

12、面，進(jìn)進(jìn)化的思想已滲透到生物科學(xué)的各個(gè)方面，進(jìn)化的概念已被廣泛用于化的概念已被廣泛用于生物科學(xué)以外生物科學(xué)以外的領(lǐng)域！的領(lǐng)域！1.2 進(jìn)化科學(xué)的歷史進(jìn)程進(jìn)化科學(xué)的歷史進(jìn)程 阿那克西曼德阿那克西曼德 (Anaximander, 611-546BC): 古古希臘哲學(xué)家最早提出所有生物是相互關(guān)聯(lián)并不希臘哲學(xué)家最早提出所有生物是相互關(guān)聯(lián)并不斷變化的斷變化的 Lao-Tzu (老子，傳說老子，傳說600-470 BC：道德經(jīng)：道德經(jīng))： 道生一，一生二，二生三，三生萬物。道生一，一生二，二生三，三生萬物。 Aristotle（335322BC）: “Scala Naturae”(Ladder of Li

13、fe), 非生命物質(zhì)非生命物質(zhì)植物植物水母水母昆蟲昆蟲螃蟹螃蟹章魚章魚魚類魚類鯨類鯨類爬行爬行類類鳥類鳥類哺乳類哺乳類人人 “創(chuàng)世紀(jì)創(chuàng)世紀(jì)”（中世紀(jì)）：所有生物（中世紀(jì)）：所有生物由由上帝在六上帝在六天內(nèi)創(chuàng)造天內(nèi)創(chuàng)造 J. Ussher (1600中葉）：愛爾蘭大主教根據(jù)中葉）：愛爾蘭大主教根據(jù)“創(chuàng)世紀(jì)創(chuàng)世紀(jì)”所述的時(shí)間，算出地球形成的日期是所述的時(shí)間，算出地球形成的日期是公元前公元前4004年年10月月26日上午日上午9點(diǎn)鐘點(diǎn)鐘 da Vinci: 算出意大利算出意大利Po River河床的層積物有河床的層積物有200,000年的歷史年的歷史 J. Hutton (1795年）：現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)之

14、父，均變年）：現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)之父，均變論創(chuàng)始人，認(rèn)為地球不可能只有論創(chuàng)始人，認(rèn)為地球不可能只有5000年的歷史年的歷史 C. Lyell (1800s): 地質(zhì)變化是一長(zhǎng)期而緩慢的過地質(zhì)變化是一長(zhǎng)期而緩慢的過程程(Principle of Geology) G. De Buffon (1707-1788): 法國(guó)人，認(rèn)為物種法國(guó)人，認(rèn)為物種是可變的，是因?yàn)榄h(huán)境的變化造成的。他在是可變的，是因?yàn)榄h(huán)境的變化造成的。他在博物學(xué)博物學(xué)這部共有這部共有44卷的百科全書式的巨著中卷的百科全書式的巨著中提出了該觀點(diǎn)，指出地球的歷史應(yīng)比提出了該觀點(diǎn)，指出地球的歷史應(yīng)比圣經(jīng)圣經(jīng)上說的幾千年要長(zhǎng)得多。但在宗教的逼迫下

15、放上說的幾千年要長(zhǎng)得多。但在宗教的逼迫下放棄他的觀點(diǎn)棄他的觀點(diǎn) C. Linne (1707-1802): 雙名法，分類階層，相雙名法，分類階層，相信上帝，后在大量的事實(shí)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了懷疑信上帝，后在大量的事實(shí)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了懷疑 Erasmus Darwin (1731-1802): C. 達(dá)爾文的祖父達(dá)爾文的祖父，認(rèn)為生物是在緩慢變化的，后天獲得的特性，認(rèn)為生物是在緩慢變化的，后天獲得的特性可以遺傳可以遺傳 W. “Strata” Smith (1769-1839): 地層學(xué)的創(chuàng)始地層學(xué)的創(chuàng)始人，認(rèn)為不同歷史時(shí)期的地層中有各自的生物人，認(rèn)為不同歷史時(shí)期的地層中有各自的生物化石化石 J. de

16、 Lamarck (1744-1829): 1809年出版年出版動(dòng)物動(dòng)物哲學(xué)哲學(xué)。高等、復(fù)雜的生物由低等、簡(jiǎn)單的生。高等、復(fù)雜的生物由低等、簡(jiǎn)單的生物演變而來，動(dòng)力來自生物自身的愿望物演變而來，動(dòng)力來自生物自身的愿望(internal desire)，獲得性狀遺傳，獲得性狀遺傳(inheritance of acquired characters) B.G. Cuvier (1769-1832): 法國(guó)古生物學(xué)家和解法國(guó)古生物學(xué)家和解剖學(xué)家，認(rèn)為生物的適應(yīng)是絕對(duì)完善的，相信剖學(xué)家，認(rèn)為生物的適應(yīng)是絕對(duì)完善的，相信災(zāi)變論，災(zāi)難后造物主重新造物。災(zāi)變論，災(zāi)難后造物主重新造物。 居維葉的居維葉的古化

17、石古化石宣告古生物學(xué)的誕生，化宣告古生物學(xué)的誕生，化石為生物進(jìn)化提供了直接證據(jù)。石為生物進(jìn)化提供了直接證據(jù)。 C. Darwin(1809-1882): 物種起源（物種起源（ “On the Origin of Species”), 提出了以自然選擇為基礎(chǔ)提出了以自然選擇為基礎(chǔ)的生物進(jìn)化論。的生物進(jìn)化論。 魏斯曼魏斯曼 (Weismann): 1892年以后，提出種質(zhì)連年以后，提出種質(zhì)連續(xù)理論，強(qiáng)調(diào)自然選擇，新達(dá)爾文主義（續(xù)理論，強(qiáng)調(diào)自然選擇，新達(dá)爾文主義（Neodarwinism) 1865年，孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳學(xué)的分離和自由組合年，孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳學(xué)的分離和自由組合規(guī)律。規(guī)律。1900年，孟德爾

18、遺傳定律被重新發(fā)現(xiàn)。年，孟德爾遺傳定律被重新發(fā)現(xiàn)。1926年，摩爾根年，摩爾根 基因論基因論，創(chuàng)立基因理論和，創(chuàng)立基因理論和細(xì)胞遺傳學(xué)，揭示了遺傳變異的機(jī)制，為進(jìn)化細(xì)胞遺傳學(xué)，揭示了遺傳變異的機(jī)制，為進(jìn)化論進(jìn)入現(xiàn)代科學(xué)行列奠定了基礎(chǔ)。論進(jìn)入現(xiàn)代科學(xué)行列奠定了基礎(chǔ)。 20世紀(jì)世紀(jì)30、40年代，年代，F(xiàn)isher, Wright, Dobzhansky, Huxley, Stebbins等，創(chuàng)立了綜合等，創(chuàng)立了綜合進(jìn)化論，形成了現(xiàn)代進(jìn)化學(xué)說的主流學(xué)派。進(jìn)化論，形成了現(xiàn)代進(jìn)化學(xué)說的主流學(xué)派。 1953年，年，Watson & Crick “DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)” 1960s: 分子進(jìn)化，分子

19、進(jìn)化，木村資生等提出了分子進(jìn)木村資生等提出了分子進(jìn)化的化的中性學(xué)說中性學(xué)說 1972年，以年，以S. Gould為首的間斷平衡論為首的間斷平衡論 二十一世紀(jì)：？二十一世紀(jì)：？ 進(jìn)化論本身就在不斷地進(jìn)化！進(jìn)化論本身就在不斷地進(jìn)化！生物進(jìn)化研究的一些特點(diǎn)生物進(jìn)化研究的一些特點(diǎn) 不可重復(fù)性不可重復(fù)性 人的生命時(shí)間有限人的生命時(shí)間有限 化石材料的不完整性和可遇不可求化石材料的不完整性和可遇不可求 不同學(xué)派很常見不同學(xué)派很常見 (如形態(tài)特征極性的判斷如形態(tài)特征極性的判斷) 綜合性綜合性生物進(jìn)化研究?jī)?nèi)容及方法論生物進(jìn)化研究?jī)?nèi)容及方法論1. 研究進(jìn)化的過程研究進(jìn)化的過程 進(jìn)化的事實(shí)和證據(jù)進(jìn)化的事實(shí)和證據(jù) 生

20、物界的連續(xù)性（系統(tǒng)發(fā)生）生物界的連續(xù)性（系統(tǒng)發(fā)生） 生物界的不連續(xù)性（物種形成和滅絕）生物界的不連續(xù)性（物種形成和滅絕） 進(jìn)化的速度和方向（趨勢(shì)）進(jìn)化的速度和方向（趨勢(shì)）2. 研究進(jìn)化的原因、機(jī)制和動(dòng)力研究進(jìn)化的原因、機(jī)制和動(dòng)力 遺傳遺傳 變異變異 進(jìn)化因素（內(nèi)因、外因）進(jìn)化因素（內(nèi)因、外因）生物起源與進(jìn)化生物起源與進(jìn)化一、緒論一、緒論 (生物進(jìn)化的概念生物進(jìn)化的概念)二、進(jìn)化論的進(jìn)化二、進(jìn)化論的進(jìn)化 (生物進(jìn)化的理論生物進(jìn)化的理論)三、生物進(jìn)化的三、生物進(jìn)化的證據(jù)證據(jù)四、生命的起源四、生命的起源 (化學(xué)進(jìn)化、細(xì)胞的起源化學(xué)進(jìn)化、細(xì)胞的起源) (歷程歷程)五、多細(xì)胞生物的進(jìn)化五、多細(xì)胞生物的進(jìn)化六、人類起源與進(jìn)化六、人類起源與進(jìn)化七、生物進(jìn)化的遺傳七、生物進(jìn)化的遺傳機(jī)制機(jī)制 (小進(jìn)化、物種形成小進(jìn)化、物種形成)()八