大學生物學課件11

生物進化與分類(fēnlèi)一、生物進化理論與證據(jù)二、進化的遺傳基礎(chǔ)三、物種起源(qǐyuán)和進化趨勢四、生物進化關(guān)系與分類第一頁，共41頁。一、生物進化理論(lǐlùn)與證據(jù)1、進化思想的源流和達爾文進化論的建立樸素進化論老子、莊子：世間萬物由簡單向復雜(fùzá)演變古希臘Thales、Anaximander：萬物由水產(chǎn)生第二頁，共41頁。神創(chuàng)論一次創(chuàng)造論認為，世界上各種各樣的生物，包括所有植物和動物都是上帝（神）在最初一次就造好放在地球上的，它們永遠不變、一代一代地繁衍下來。連續(xù)創(chuàng)造論則認為，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(zàochénɡ)了地球上過去的物種與現(xiàn)代物種的差別。19世紀中葉以前，神創(chuàng)論或稱特創(chuàng)論一直占據(jù)著生物學的主導地位。英國牛津大學的一位副校長兼牧師JohnLightfoot甚至根據(jù)舊約記載還推測出上帝創(chuàng)造地球和造人的準確時間，公元前4004年10月23日上午9時。第三頁，共41頁。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化觀點；1830年，蘇格蘭地質(zhì)學家Lyell發(fā)表《地質(zhì)學原理》第一卷，闡述了古老地球在很早以前就形成了，地質(zhì)過程經(jīng)歷了緩慢漸進的變化。同時，古生物化石的研究也被引入了地質(zhì)學，為進化理論提供了基礎(chǔ)(jīchǔ)；Darwin的祖父ErasmasDarwin也提出了生物進化的可能性，但沒有拿出足夠令人信服的證據(jù)，或由于各種時代的局限，進化論并沒有被確立起來，神創(chuàng)論所占據(jù)的主導地位一直沒有被動搖。進化思想(sīxiǎng)的源流第四頁，共41頁。拉馬克的獲得性遺傳(yíchuán)用進廢退：用進廢退是指一種動物由于若干世代中經(jīng)常使用(shǐyòng)某器官，就會使該器官得到發(fā)展；或者歷代少用甚至不用某器官，就會使該器官退化以致完全喪失。獲得性遺傳：由于環(huán)境影響或用進廢退所獲得的變異性質(zhì)，可以通過繁殖遺傳給后代。例：長頸鹿的進化(jìnhuà)第五頁，共41頁。1858年，Darwin、Wallance各自(gèzì)發(fā)表自然選擇學說的論文1859年，Darwin《物種起源》1860年6月30日，牛津大學圖書館 神創(chuàng)論與進化論的辯論會牛津大主教Wilberforcevs.HuxleyBeagle號船長Fitzroy手持圣經(jīng)高叫：“我為接納達爾文參加Beagle號航行而深感遺憾?！边M化論與神創(chuàng)論的斗爭一直(yīzhí)沒有停止美國：神創(chuàng)論者要求教科書同時包含進化論和神創(chuàng)論第六頁，共41頁。年青時代(shídài)的Darwin和貝格爾號的航行1809年出生，童年山林和田野1825年，愛丁堡大學學習醫(yī)學1828年，劍橋大學學習神學，鉆研博物學和自然史，結(jié)識了一些博學的教授學者(xuézhě)。1831年，從劍橋畢業(yè)并獲得學士學位劍橋大學博物學教授Henslow推薦去英國貝格爾號航海船上擔任博物學專家。出發(fā)(chūfā)之前，Henslow教授特別向Darwin贈送了Lyell的《地質(zhì)學原理》第一卷。第七頁，共41頁。1831年11月，貝格爾號探險船出發(fā)進行環(huán)球探險調(diào)查1835年的夏天(xiàtiān)，貝格爾號到達太平洋東部，離南美洲西海岸965km的加帕戈斯群島。考察了一個多月，采集了大量的巖石及植物和動物標本。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2～3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)造(chuàngzào)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！第八頁，共41頁。隨著貝格爾號長達5年的航海(hánghǎi)探險考察后，1836年10月，Darwin回到了英國。整理和收集資料：1838年，他閱讀了著名的經(jīng)濟學家Malthus的《人口論》，進一步認識到生存競爭的結(jié)果使各物種在自然界中保持適當?shù)臄?shù)量，同時逐漸向著更加適應(yīng)于環(huán)境的方向變化。生存競爭和適者生存為Darwin的自然選擇學說的形成(xíngchéng)提供了依據(jù)，他的關(guān)于生物通過自然選擇而連續(xù)進化的理論開始成型。1858年，英國年青的博物學家Wallace給Darwin寫信，闡述他通過對馬來西亞群島動植物的考察所得出的生物進化的結(jié)論。同年，Darwin和Wallace在英國Linnaean學會上公布了他們各自的論文和摘要。1859年，Darwin《物種起源》終于問世。第九頁，共41頁。自然選擇(zìránxuǎnzé)導致生物進化生物進化是指地球上的生命從最初最原始的形式經(jīng)過漫長(màncháng)的歲月變異演化為幾百萬種形形色色生物的過程。所謂自然選擇實質(zhì)上是自然環(huán)境導致生物出現(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(táotài)。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去的生物進化來的；（2）自然選擇是生物適應(yīng)環(huán)境而進化的原因。。第十頁，共41頁。自然選擇(zìránxuǎnzé)學說1．遺傳2．變異可遺傳變異與不可遺傳變異3．繁殖過剩家蠅(jiāyínɡ)：1000卵/代，10d/代，一年將地球覆蓋4．生存競爭種內(nèi)、種間、環(huán)境5．適者生存生存下來的生物都具有適應(yīng)性，適應(yīng)性是在選擇中形成的生存斗爭和適者生存的過程就是自然選擇的過程，自然選擇是一個長期、緩慢連續(xù)的過程。第十一頁，共41頁。2、進化論的發(fā)展(fāzhǎn)綜合進化論進化體現(xiàn)在種群遺傳組成的改變，這就決定(juédìng)了進化改變的是整個群體，而不僅僅是個體。在自然選擇過程中，生物之間的關(guān)系不但有生存競爭，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)該有進化的價值。在生物變異分析時，還應(yīng)該將可遺傳的變異和非遺傳的變異區(qū)分開來。第十二頁，共41頁。分子進化的中性學說中性突變和遺傳漂變不會發(fā)生選擇和適者生存的情況。漸變性進化外，還存在跳躍式的進化各種適應(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)變需要幸存下來的個體需要有更大的變異。跳躍式進化可以解釋(jiěshì)物種以上單元的起源與進化問題。第十三頁，共41頁。3、生物進化的證據(jù)(zhèngjù)（1）古生物學(ɡǔshēnɡwùxué)證據(jù)－化石第十四頁，共41頁?；涗涳@示，越老的地層，生物(shēngwù)形態(tài)越簡單；越新的地層，生物(shēngwù)形態(tài)越復雜。第十五頁，共41頁。地質(zhì)歷史及其中的化石記錄雄辯地證明(zhèngmíng)，生物是進化的，復雜的生物是從簡單的生物進化來的，陸生生物是從水生生物進化來的。第十六頁，共41頁。（2）解剖學和胚胎學證據(jù)(zhèngjù)在一些不同種群生物中，某些器官即使行使不同功能，它們在解剖結(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)系和從某個共同祖先(zǔxiān)進化來的軌跡。退化器官痕跡、反祖現(xiàn)象第十七頁，共41頁。親源關(guān)系相近的生物在它們發(fā)育過程(guòchéng)中有相似的發(fā)育階段。（重演）第十八頁，共41頁。（3）生態(tài)學證據(jù)(zhèngjù)例：各種有袋哺乳動物如袋鼠(dàishǔ)僅僅居住在澳大利亞。生物種群(zhǒnɡqún)的進化一方面受環(huán)境選擇的作用，另一方面在一定的區(qū)系內(nèi)進行。第十九頁，共41頁。（4）分子生物學證據(jù)(zhèngjù)遺傳密碼的通用性說明，自然界所有生命(shēngmìng)形式都是相互關(guān)聯(lián)的。親源關(guān)系近的生物(shēngwù)，其DNA或蛋白質(zhì)有更多相同性。反之亦然。第二十頁，共41頁。例：人類與其他幾種(jǐzhǒnɡ)脊椎動物血紅蛋白多肽鏈的氨基酸序列差別人—猴子(hóuzi)：8人—鼠：30人—八目鰻：125第二十一頁，共41頁。二、進化的遺傳(yíchuán)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源基因庫：是一個種群的全部(quánbù)個體攜帶的所有等位基因。遺傳變異的來源：染色體變異、基因突變、基因重組第二十二頁，共41頁。（2）遺傳變異在種群(zhǒnɡqún)中的保存遺傳平衡定律（哈迪－溫伯格定律）在一個隨機交配的大群體中，如果沒有其他(qítā)因素的影響，則群體基因庫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個條件：1、種群足夠大；2、隨機交配；3、無突變；4、無新基因加入（遷入和遷出）；5、無自然選擇遺傳平衡是以假定的條件為前提，實際上，生物種群的基因頻率和基因型頻率常常被打破(dǎpò)，使群體基因庫發(fā)生變化，而一定時間內(nèi)群體基因庫的變化即表現(xiàn)為生物種群的進化。第二十三頁，共41頁。2、影響(yǐngxiǎng)生物種群進化的因素（1）基因突變和基因流動突變可產(chǎn)生新的等位基因（2）小群體的遺傳漂變在小群體中由于隨機事件的影響，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）非隨機交配(jiāopèi)和選擇性選擇第二十四頁，共41頁。人工(réngōng)選擇與自然選擇第二十五頁，共41頁。三、物種起源和進化(jìnhuà)趨勢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：美國的西方懸鈴木Platanusoccidentalis與地中海的東方懸鈴木P.orientalis；b、時間隔離：Pinusradiata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(chūshēng)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：通過選擇淘汰第二十六頁，共41頁。例：加帕戈斯群島上發(fā)現(xiàn)的13種地雀的進化(jìnhuà)過程地理隔離(gélí)和生殖隔離(gélí)形成新種的方式稱為異地物種形成，它是生物進化過程中形成新物種的主要方式。第二十七頁，共41頁。物種(wùzhǒng)和品種物種（species）具有一定的形態(tài)和生理特征，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.）不是分類學中的一個單位，只用于栽培植物(zāipéizhíwù)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)過培育選擇而形成的類型，其經(jīng)濟性狀及生物學特性符合人類需要，要進行買賣，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，有時指分類學上的種，有時又指栽培的藥用植物的品種。第二十八頁，共41頁。漸變式繼承式：指一個物種通過漫長的地質(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：指一個物種的兩個(liǎnɡɡè)或多個群體，由于地理的隔離而逐漸分化成兩個(liǎnɡɡè)或多個亞種，然后再發(fā)展出生殖上的隔離，形成兩個(liǎnɡɡè)或多個新的物種。爆發(fā)式（2）物種形成(xíngchéng)的方式第二十九頁，共41頁。2、生物進化的趨勢(qūshì)（1）趨異進化和適應(yīng)輻射(fúshè)（2）趨同進化和平行進化（3）協(xié)同進化3、物種選擇和滅絕第三十頁，共41頁。四、生物進化關(guān)系(guānxì)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(míngcí)形容詞或名詞(míngcí)例：水稻OryzasativaL.現(xiàn)代人Homosapiens第三十一頁，共41頁。（2）生物分類的等級(děngjí)系統(tǒng)－界、門、綱、目、科、屬、種第三十二頁，共41頁。2、生物界的劃分及其進化(jìnhuà)關(guān)系Linnaeus1753兩界系統(tǒng)(xìtǒng)植物界動物界。Hogg1860三界系統(tǒng)(xìtǒng)植物界動物界原生生物界第三十三頁，共41頁。1969Whittaker五界系統(tǒng)(xìtǒng)動物界植物界真菌(zhēnjūn)界原生生物界原核生物界第三十四頁，共41頁。1949Jahn六界系統(tǒng)(xìtǒng)動物界植物界真菌界原生生物界原核(yuánhé)生物界病毒界第三十五頁，共41頁。1989年，Cavalier-Smith的八界系統(tǒng)(xìtǒng)古真核生物界古細菌界真細菌界原核(yuánhé)生物古真核生物超界后真核生物超界真核生物(shēngwù)原生動物界動物界藻界真菌界植物界第三十六頁，共41頁。我國學者對生物分界(fēnji