進化生物學課件第一章

1、第一章 進化科學概述 復習題1.進化、進化論、進化生物學2.拉馬克學說3.達爾文學說4.現代達爾文學說5.中性學說6.進化生物學研究的內容一、進化、進化論和進化生物學二、進化生物學研究的任務和內容三、進化生物學的特點和學習方法四、進化論與生物學五、學習進化生物學的目的第一節(jié) 進化生物學研究的對象一、進化、進化論和進化生物學1.進化 (evolution): 由拉丁語evolutis “把卷緊的東西松開” 以及evolve “展開 ” 派生而來，是指事物逐漸發(fā)展和變化。 包括廣義和狹義兩方面的含義。 廣義進化包含了宇宙的演化即天體的消長，生物的進化，社會的發(fā)展 。 狹義的進化是指生物進化，是生物

2、種群多樣性和適應性的變化。正如G.L.Stebbins所說：生物進化乃是生物群體的遺傳組成部分的或全部的不可逆的一系列轉變，這種轉變是基于生物與環(huán)境相互作用的改變。2.生物進化論evolutionism 生物進化論是研究生物界進化發(fā)展的規(guī)律，以及如何運用這些規(guī)律的科學 。 第一位系統(tǒng)闡明生物進化思想的是法國著名博物學家拉馬克(Jean Baptiste Lemarck，17441829) 。到了19世紀中葉，達爾文(Darwin C.R，18091882)的物種起源為其奠定了科學的基礎。 進化論認為：1.地球上最早的生命物質是由非生命物質轉化而來。2.現存的各種生物有共同的祖先。3.在進化過程

3、中，生物的種類由少到多、結構和功能由簡單到復雜、由低級到高級。 3.進化生物學evolutionary biology 隨著生命科學，特別是分子生物學的發(fā)展，進化論的研究逐步由推論走向驗證，由定性走向定量，于是產生了進化生物學。進化生物學是研究生物進化的過程及其原理、機制、速率和方向的科學。也就是說進化生物學是回答：“為什么”的科學，是追究事物或過程的因果關系的科學。它不僅要從生物組織的不同層次揭示進化的原因，也要從時間上追溯進化過程。它吸收生物學多個學科的成就，特別是將進化論與生態(tài)學、分類學、行為學綜合起來研究有關的生命現象。 二、進化生物學研究的任務和內容1.生物界的基本特征與進化生物學的

4、任務1）多樣性：種類繁多、大小懸殊、結構各異、分布廣泛。2）適應性：生物對環(huán)境的一種適合，是生物體適應環(huán)境條件所形成的性狀和特性的現象。3）同一性(統(tǒng)一性）：元素組成、細胞（原生質、遺傳密碼）、新陳代謝、生長發(fā)育、遺傳變異、應激性 用辯證唯物主義和歷史唯物主義的觀點和方法研究和揭示生物界的多樣性、適應性和同一性之間的矛盾特點和聯系就是進化生物學的任務。2.進化生物學的研究內容1).進化的起點:生命的本質和生命的起源2)進化的歷程：動、植物種上進化的大致過 程3)進化的證據：古生物學、生物地理學、胚胎 學、比較解剖學、生理學、分子生物學4)進化的因素：變異、遺傳、選擇和隔離5)進化的規(guī)律：方向、

5、速度、途徑、動力6)物種及其物種形成：物種的概念、結構，物種形成的過程和方式7)人類的起源：人類的起源和進化8)進化論的進化：不同學派及觀點三、進化生物學的特點和學習方法1.歷史性：進化生物學研究生物界的系統(tǒng)發(fā)展及其規(guī)律性。進化是個漫長的歷史過程。比較重大的進化現象（門、綱、目、科的產生和發(fā)展）我們個人都無法直接感受到。但可以觀察到許多細微的變化。進化生物學是自然歷史科學2.綜合性：進化生物學涉及面極其廣泛，除生物學各分支學科外，還與天文、地質、數學、化學、物理、哲學（辯證法）等密切相關。從非生命-人類社會涉及億萬種生物和億萬年時間，不僅要追溯過去，還要考察其現狀、預測其未來。3.理論性：進化

6、生物學敘述生物學的一般規(guī)律性問題。從進化理論解釋生物學現象，再從生物學現象中歸納出進化理論。學習時要注意把握其精髓，注意理論上的提升，有些內容是純理論的。4.前進性：進化生物學是發(fā)展中的學科，新技術、新成果對其影響很大?；娜笔Э梢哉f是永久的。不同學派，從不同角度，選擇不同內容，采取不同方法在進行不斷的探討。會不斷的前進。四、進化論與生物學首先，進化生物學是生物學的一門重要的分支學科。研究生物學的一些根本性問題（生命、細胞、物種、人）是整個生物學的基礎，用進化的觀點可以把各分支學科統(tǒng)一起來成為一個整體，同時它又是各學科研究成果的概括和總結。其次，進化生物學的發(fā)展與生物學的發(fā)展水平密切相關。古

7、代無 動物學、植物學、分類學、地質學促進進化思想形成。胚胎學、細胞學、古生物學達爾文創(chuàng)立進化論現代群體遺傳學-綜合進化論第三，進化生物學對生物學的發(fā)展有重要影響 1.使生物學各分支學科統(tǒng)一成為整體。 2.確立了生物學發(fā)展的大方向。 3.現代關于根本性問題的研究對促進生物學的發(fā)展，尤其是進一步認識生命本質及其運動規(guī)律有重要作用。五、學習進化生物學的目的與遺傳學一樣，進化生物學是生物學的核心理論，通過學習在了解進化的一般規(guī)律的基礎上，還可加深對各分支學科的理解。是哲理性很強的學科，學習進化對于破除迷信、解放思想，進一步確立科學的自然觀很有幫助。目的為學習、研究生物學以及參加社會實踐樹立唯物主義自然

8、觀。第二節(jié) 進化科學的產生和發(fā)展 一.進化思想的產生二.進化論的形成三.進化論的確立四.進化論的發(fā)展五.進化生物學發(fā)展的新方向六.學習和研究進化生物學的意義和方法一.進化思想的產生 “相信地球上的生物有自己的發(fā)展史，主張現代生物是過去生物的子孫，是未來生物的父母，這就是進化思想”。（方宗熙）進化思想的產生過程貫穿了兩種宇宙觀的斗爭。在原始社會，生產力水平低下，人們對復雜的自然現象往往不能解釋。 奴隸制社會，隨著生產力的發(fā)展，出現了私有制，當時有所謂“尊天神”與“反天神”的斗爭。尊天神論的代表人物是亞里士多德，他信奉宗教，提倡神學，主張萬物有靈，認為失去靈魂，軀體就會腐爛。反天神論以恩伯多利克為

9、代表，主張用自然解釋自然。當時在我國流傳的易經中提出的“八卦”即“天、地、 風、雷、水、火、山、澤”，認為是這八種自然現象相互作用構成萬物的變化。 封建社會，宗教神學占據了統(tǒng)治地位，是自然科學史上的黑暗時期。當時有所謂“特創(chuàng)論”、“目的論”和“物種不變論”。認為世界上的萬物都是上帝創(chuàng)造的，并且每一物種都是上帝為了一定的目的創(chuàng)造出來的。但是，物種可變的思想仍然存在。我國公元6世紀，北魏時期的賈思勰著有齊民要術，其中“種谷”篇，記載了86種谷子，并按性狀分成4類。清朝陳昊子著有“花鏡”，提出了“花小者可大，實小者可巨，酸苦者可甜人力可以回天?！?文藝復興時期，仍然是物種不變論占據統(tǒng)治地位。其代表人

10、物是現代生物分類學的創(chuàng)始人林奈(Linne Carl von，17071778)。他認為物種的數目同最初所創(chuàng)造出來的各種不同類型的數目是相同的，認為這些類型按照繁殖規(guī)律又產生其他的，但永遠是同自己相似的類型。 當時與之對立的是布豐(Buffon GL, 17071788)的“變化論”，布豐認為物種可變并認為生物是逐漸演化的，認為生命源于海洋，以后慢慢發(fā)展到陸地上，在不同的環(huán)境條件下，生物的器官會發(fā)生變化。但是后來，在教會勢力的壓力下，布豐不得不放棄自己的觀點。這是許多新生事物成長中遭受挫折的一個典型的事例。 二.進化論的形成 1拉馬克的生平和科學活動J.B.Lamarck 1744-1829

11、1744 出生于法國一個破落貴族家庭17611768年在軍隊服役 1778出版法國全境植物志 1779 當選法國科學院院士1793巴黎博物館無脊椎動物學教授，1801年完成無脊椎動物的系統(tǒng) 1809 動物學哲學 1817年完成了無脊椎動物自然史 18292.拉馬克學說的主要內容(1)環(huán)境條件的轉變能夠引起生物的變異 (2)環(huán)境的多樣性是生物多樣性的原因。認為環(huán)境條件對植物和低等動物的影響是直接的，如水毛茛的葉片。環(huán)境條件對有神經系統(tǒng)和習性復雜的動物的影響是間接的。 (3)得出了兩個著名的法則，一是用進廢退，即經常使用的器官就發(fā)達，不使用的就退化；二是獲得性狀遺傳，指由器官的用與不用而導致的變異

12、是可以遺傳的。(4)生物具有按等級向上發(fā)展的趨向(5)最原始的生物源于自然發(fā)生 三.進化論的確立1.時代背景2.達爾文的生平和科學活動C.R.Darwin 180918821826 愛丁堡大學學習醫(yī)學1827-1831 劍橋大學神學院1831-1836 貝格爾號環(huán)球探險調查 在南美草原的地層中發(fā)現巨大的動物化石，這些化石與現代的犰狳十分相似，說明現代生物與古代生物之間存在著一定的親緣關系。 隨著南美大陸向南漂移的程度不同，構成了生物類型的更替，說明生物的分布受到地理環(huán)境的影響。 加拉帕戈斯群島不同島上的地雀彼此不同，在那里達爾文可區(qū)分出13個物種，說明環(huán)境的影響使物種發(fā)生分化，說明物種并非一成

13、不變。 南美洲某地有2萬多頭牛，因連續(xù)三年的干旱而死亡，說明不是造物主的干預而是自然的原因引起的。 火地島上的土人赤身裸體，使用石器和弓箭過著原始生活，這對他認識人類起源起了重要作用。18391843 1839年與其表姐結婚，貝格爾艦航行期間的動物志 五卷1842 珊瑚礁的構造和分布 物種起源初稿35頁1844 火山島嶼的地質考察 物種起源初稿230頁1846 南美洲的地質考察18511854 蔓足亞綱的現代類型和化石專集1858 接到華來士（A.R.Wallace 1823-1913)的論文，“論變種無限偏離原始模式的傾向”1859.11.24 物種起源1860 蘭花的傳粉1868 動物和植

14、物在家養(yǎng)條件下的變異1871 人類起源及性擇1876 植物界中異花受精和自花受精的效果1882 逝世 3.達 爾文學說的基本內容1)生物普遍具有變異現象2)一切生物都有高速率繁殖的傾向(繁殖過剩)3)一切生物實際生存數極其低微,原因是繁殖過剩引起的生存斗爭4)在生存斗爭中,對生存有利的變異被保存,不利的個體被淘汰(自然選擇)5)自然選擇在不同方面保存和積累了不同器官、不同性狀的微小變異，使后代離開祖先愈來愈遠，通過性狀分歧和中間類型的絕滅，逐漸形成新種6）自然選擇經常在生物與環(huán)境的相互斗爭中改造生物體適者生存 過度繁殖生存斗爭遺傳和變異現象動力內因結果聯系決定生物進化的方向自然選擇達爾文的進化

15、論與拉馬克的進化論的比較 Lamarck Darwin當時報紙上刊登的諷刺達爾文的漫畫四.進化論的發(fā)展1.新達爾文主義德國的魏斯曼（A.Weismann 18341914)奧地利的孟德爾（G.J.Mendel 1822-1884)荷蘭的德 弗理斯（de Vries 18481935)丹麥的約翰遜（W.L.Johannsen1859-1927)美國的摩爾根（T.H.Morgan 18661946)從遺傳學角度研究進化機理，突變+選擇是進化的因素。變異的原因：突變、染色體變異、基因重組堅決否定獲得性遺傳魏斯曼（A.Weismann 18341914)孟德爾（G.J.Mendel 1822-1884

16、)約翰遜（W.L.Johannsen1859-1927)摩爾根（T.H.Morgan 18661946)2.新拉馬克主義1909年，達爾文學說發(fā)表五十周年時出現。認為進化的主要原因是環(huán)境的影響和獲得性遺傳，自然選擇在進化中是次要的。美國的科普（E.D.Cope) 3. 現代綜合 進化論現代綜合進化論也稱為現代達爾文主義。其代表人物是美籍蘇聯學者杜布贊斯基(Th.Dobzhansky 19001975) 1.種群是生物進化的基本單位。2.突變和基因重組產生進化的原材料。3.自然選擇決定生物進化的方向。4.隔離導致物種的形成。4.中性學說 日本國立遺傳研究所群體遺傳部主任木村資生(Motoo.Ki

17、mura 1924- )，1968年發(fā)表了分子水平上的進化速率一文，創(chuàng)立了分子進化中性論，也稱中性突變進化學說 突變大多是中性的，不影響核酸與蛋白質的功能；中性突變通過隨機的遺傳漂變在群體中得以 固定，因此自然選擇對分子進化不起作用；進化的速率由中性突變發(fā)生的速率所決定；5.間斷均衡論間斷平衡論(penctuated equilibrium) 1972年由紐約自然博物館的艾德里奇（N.Eldredge 1943- )和哈佛大學的古爾德（S.J.Gould 1941- )提出的。這個理論的英文含義是“不時被打斷了的平衡”。 長時間的只有微小變化的穩(wěn)定或平衡，被短時間內發(fā)生的大變化所打斷，也就是說，長期的微進化之后出現快速的大進化，漸變式的微進化與躍變式的大進化交替出現。 平衡指進化的漸變期，間斷指進化的突變期，間斷平衡論即指進化是突變與漸變的交替出現。 古爾德五.學習和研究進化生物學的意義和方法 (一)學習和研究進化生物學的意義1學習和研究進化生物學對促進生物學的發(fā)展具有十分重要的意義2學習進化