第五章.遺傳與進化

第五章遺傳與進化第一節(jié)遺傳變異與進化達(dá)爾文：生物進化是自然選擇作用于生存能力、繁殖能力各不相同的個體的結(jié)果。近代：生物進化是種群遺傳組成的變化，起始點是形成不同基因型的個體。一、遺傳變異的來源達(dá)爾文對變異的機理并不清楚。Fisher(1930)以數(shù)學(xué)模型證實，變異量越大，進化越快。Ayala（1965）的果蠅實驗進行了驗證。1、染色體畸變是染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目發(fā)生了異常變化1）、結(jié)構(gòu)變異：缺失：正常染色體上某片段的丟失。重復(fù)：染色體增加了部分片段。倒位：染色體片段顛倒180度后再重接。易位：非同源染色體之間產(chǎn)生部分片段的交換。人類的貓叫綜合癥第5號染色體缺失（短臂缺失）患兒發(fā)出咪咪聲，耳位低下，智商僅20～40.缺失重復(fù)、倒位2）、染色體數(shù)目的改變無籽西瓜整倍體Down氏綜合癥

（21三體）群體發(fā)病率1/650癥狀:

眼裂小，舌常外伸并有舌裂，掌紋異常，生長遲緩，智力低下病因：47（2n+1),21號染色體多一條非整倍體2、基因突變

基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，編碼氨基酸的DNA堿基發(fā)生變化，通常有堿基替換，移碼突變等。三聯(lián)體密碼改變，編碼的氨基酸、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能隨之改變。鐮刀型貧血頡氨酸谷氨酸——血紅蛋白β鏈基因突變半胱氨酸精氨酸——血紅蛋白β鏈基因突變種群與基因庫種群：在一定的時間占據(jù)一定的空間的同種生物的自然組合?；驇欤好系聽柗N群內(nèi)，全部個體的基因型的總和。二、遺傳的保守性——哈代－溫伯格平衡（Hardy－wenberg

epuilibrium）定律哈代－溫伯格平衡（Hardy－wenberg

epuilibrium）定律

在穩(wěn)定無外力的環(huán)境條件下，一個無限大的，完全隨機交配的種群中，其基因型的頻率或總的基因頻率在后代中保持不變。pA×pAqa×pApA×qaqa×qapAqapAqaF1：=p2AA+2pqAa+q2aa=1F2：A=p2+1/2×2pq=p(p+q)=pa=q2+1/2×2pq=q(p+q)=q親代：AA,aa

頻率：p+q=1比較解剖學(xué)證據(jù)胚胎學(xué)證據(jù)古生物學(xué)證據(jù)生化與分子生物學(xué)證據(jù)第二節(jié)、生物進化的證據(jù)同源器官（homologousorgan）

具有相同的胚胎發(fā)育歷程痕跡器官（rudimentaryorgan）

保留有祖先的遺傳基礎(chǔ)同功器官（analogousorgan）執(zhí)行相同的功能，但來源不同比較解剖學(xué)證據(jù)痕跡器官同源器官胚胎學(xué)證據(jù)個體發(fā)育：胚胎發(fā)育、胚后發(fā)育。系統(tǒng)發(fā)育：又稱為種系發(fā)生，是生物種族的發(fā)展史。馮.貝爾法則：種系特征發(fā)育階段個體性狀歧化階段海克爾的生物發(fā)生律：脊椎動物胚胎外形比較古生物學(xué)證據(jù)中華龍鳥化石發(fā)現(xiàn)于中國遼西北票上園鄉(xiāng)。中華龍鳥的脊柱和體表有著流蘇一樣的纖維狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有可能是羽毛的前身，它沒有飛翔功能，主要是保護皮膚和體溫。

陳丕基等研究人員在1998年1月8日出版的英國《自然》雜志上發(fā)表研究論文，認(rèn)為中華龍鳥是小型的獸腳類恐龍。根據(jù)生物命名法則，季強最初給它定的名字“中華龍鳥”則依然使用。

根據(jù)對其產(chǎn)出地層的深入研究，科學(xué)家基本上把它確定為白堊紀(jì)早期，距今大約1億3千多萬年前。

生理與生化證據(jù)大猩猩各種動物與人血紅蛋白質(zhì)?鏈氨基酸組成差異數(shù)動物差異數(shù)長臂猿羅猴狗牛白鼠袋鼠蛙七鰓鰻1125281525372746家兔對人血清的抗血清與動物血清的滴定比值以對人血清的滴定值為100動物比值黑猩猩大猩猩長臂猿狒狒蜘蛛猴狐猴食蟻獸豬979279755837178分子生物學(xué)例證細(xì)胞色素c分子進化樹（數(shù)字表示氨基酸的差異）向日葵蓖麻芝麻豆小麥豬、牛、羊兔人、猿猴企鵝雞、鴨龜金槍魚鯉七鰓鰻面包霉酵母擔(dān)子菌牛蛙子囊菌蛾蠶果蠅鋸蠅鯊第三節(jié)物種起源生命在地球上已存在38億年之久，自其誕生之日起就不停息地變化，在變化中延續(xù)、演進。這是一個真實、漫長、仍未終止的歷史過程。原始?xì)怏w冷凝匯流成海洋火山爆發(fā)和閃電的能量使氣體合成簡單有機物濺到巖石上的氨基酸聚合成肽鏈又重新回到水中各種大分子進化成原核細(xì)胞和真核細(xì)胞生命起源模式生物進化樹變形蟲古細(xì)菌真細(xì)菌鞭毛蟲草履蟲粘液菌接合菌擔(dān)子菌子囊菌褐藻紅藻綠藻裸子植物苔蘚雙子葉植物海綿體棘皮動物線蟲環(huán)節(jié)動物節(jié)肢動物脊椎動物軟體動物扁形動物原索動物單子葉植物真菌植物動物原核生物原生生物原口動物生物的進化圖示一、物種及其形成方式一）、物種及其定義定義：一群與其他種群在生殖上隔離的繁殖群體或繁殖種群。生殖隔離：配合前隔離：時間、空間、行為配合后隔離：雜種不育二）、形成方式1、異域形成特點：地理隔離為動因基因流動完全被切斷兩種類型：地理上大范圍的分割后形成小范圍的生境變化而形成強隔障弱隔障時間1、異域形成2、同域形成特點：沒有地理隔離，生殖隔離發(fā)生在配合前。動因：多為寄主隔離。

時間第四節(jié)系統(tǒng)發(fā)育分子進化小進化大進化一、生物進化理論拉馬克的獲得性遺傳學(xué)說達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說中性學(xué)說拉馬克的獲得性遺傳學(xué)說

用進廢退獲得性遺傳達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說生物變異自然選擇新種形成自然選擇的實例

達(dá)爾文曾描述過加拉帕戈斯群島達(dá)爾文地雀的適應(yīng)進化，但仍有人持懷疑態(tài)度。1973年，格蘭特（P.Grand）

加拉帕戈斯群島達(dá)夫涅主島強壯地雀（Geospiza

fortis）：喙小，適于食小堅果。1978年出生的個體喙的尺寸增大4％。1985年出生的地雀的喙比前的減小2.5％！

強壯地雀－自然選擇早期變化：

1977－1978年，達(dá)夫涅島持續(xù)干旱——食物短缺——種群數(shù)量劇烈下降種群內(nèi)有喙形大小顯著變異的個體死亡率：喙小的類型>喙大的類型

后期變化：

1982年，厄爾尼諾現(xiàn)象——氣候逆轉(zhuǎn)1983年，食物充足：小堅果比例增大。

氣候改變了食物組成，食物組成使地雀的喙形進化。分子進化的中性學(xué)說1.生物分子水平的突變大多是中性的

——中性突變2.中性突變通過遺傳漂變在群體中固定下來

——隨機漂變3.生物進化速率由中性突變速率決定

——分子進化速率適應(yīng)輻射趨同與平行不可逆律線系漸變與間斷平衡二、動物進化規(guī)律適應(yīng)峰學(xué)說,ABa1,2,3,4,……2,43,b1大進化飛躍或間斷進化學(xué)說飛躍進化：新的適應(yīng)性狀整體在同時一起發(fā)生，是大的突變造就了“有希望的怪物”70年代調(diào)節(jié)基因的發(fā)現(xiàn)支持了這一學(xué)說。間斷進化：在歷史進程中，代表新類型的形態(tài)變化在相對較短的時間形成。新類型只在面積較小、局限而多變的地區(qū)發(fā)生。所以在化石資料中難以找到各大類群的中間狀態(tài)，出現(xiàn)間斷。系統(tǒng)樹（phylogenetictree）或進化樹（evolutionarytree）

現(xiàn)時生存的和過去存在過的生物之間的祖裔關(guān)系（親緣關(guān)系）可以形象地表示為一株樹：從樹根到樹頂代表時間向度，下部的主干代表共同祖先，大小枝條代表互相關(guān)聯(lián)的線系。系統(tǒng)樹的形態(tài)變化為大進化形式的形象表示。三、動物系統(tǒng)發(fā)育動物界演化樹距今時間（億年）生物發(fā)展?fàn)顩r35生命起源35—19原核生物演化19—5.7真核生物出現(xiàn)4.3魚類興起并繁盛4兩棲類出現(xiàn)3.5爬行類出現(xiàn)2.2出現(xiàn)原始哺乳類0.6從哺乳類分化出靈長類0.45從靈長類中分化出猿類和猴類0.16從猿類中分化出類人猿和猿人原索動物的起源和演化

1、環(huán)節(jié)動物假說2、棘皮動物假說（1）胚胎發(fā)育——后口動物；（2）中胚層形成方式——體腔囊；（3）棘皮動物的幼體短腕幼蟲和半索動物的幼體柱頭幼蟲形態(tài)相似；（4）生化方面倒置學(xué)說早期脊索動物進化樹魚類的起源與演化-1魚類的起源與演化-2兩棲類的起源與演化爬行類的起源與演化起源于古爬行動物（1）化石材料：似爬行類特征：①具牙齒②尾由18—21枚分離的尾椎骨構(gòu)成③前肢具有3枚分離的掌骨，趾端具爪④肋骨無鉤狀突⑤腿和頭部具有鱗片鳥類的起源與演化似鳥類的特征：①具羽毛②有翼③開放性骨盆④后足四趾，三前一后⑤具有“V”鎖骨

哺乳類的起源與演化現(xiàn)代人：脊索動物門脊椎動物亞門哺乳綱靈長目猿猴亞目人猿總科人科人屬智人種（Homosapiens)

智人亞種（Homosapienssapiens）四、人類的起源與演化佩切伊的生命時刻表星期一凌晨1分鐘（60億年前）：地球誕生星期四清晨（30億年前）：出現(xiàn)生命星期六下午（2億年前）：出現(xiàn)哺乳動物星期天晚上11：45分（100萬年前）：人類誕生星期天午夜11：59分（1萬年前）：人類進入文明時代沒有模式標(biāo)本。但平均：身高：1.65米體重：60公斤腦容量：1400毫升靜心跳：70次/分有毛發(fā)，13~17年達(dá)性成熟羽尾樹鼠句修長懶猴跗猴安靜時笑臉(受威脅時)嬉笑(歡迎一同嬉戲)噘嘴(感興趣)黑猩猩類人猿和人類的進化樹人與猿的區(qū)別從猿到人的后期代表，已知人科的第一個早期成員。頭骨圓隆，腦容量430-530ml。犬齒小，枕骨大孔的位置與現(xiàn)代人相近，髖骨為直立勢。南方古猿演變的兩個主要分支：粗壯型和纖細(xì)型南方古猿。纖細(xì)型南方古猿的典型代表——320萬歲的“露西少女”粗壯型南方古猿據(jù)今180-240萬年，由于其朝粗壯方向發(fā)展太厲害，最后絕滅了。南方古猿露西與人原始人類的發(fā)展

能人：早期猿人，人屬的第一個早期成員。生活在180-100萬年前。其腦容量增大，平均為656ml，牙齒縮小，穴居，使用石器。直立人：晚期猿人，生活在約150-20萬年前。其腦容量850-1060ml，齒弓呈拋物線型。能制各式石器，能控制用火，洞穴生活，群婚制。早期智人：生活在約25-5萬年前，舊石器時代中期。其腦容量1175-1400ml，能制較好石器，能人工取火，狩獵巨獸，母系氏族。200萬年前的石器北京直立人頭蓋骨人類顱骨的進化400500100011751400道

森

曙

人現(xiàn)代人的起源地：

有些學(xué)者根據(jù)在非洲南部和我國都發(fā)現(xiàn)較多的古人類化石的事實提出，上述兩地是人類起源的兩個中心。有的學(xué)者主張土著原始人進化為現(xiàn)代人的多地區(qū)起源學(xué)說。但多數(shù)人類學(xué)家贊成一元論，即非洲起源說。他們主張人類最早起源于非洲南部和東部，以后逐漸遷移到其它大陸。世界人種黃種人：分布于亞洲大部，南北美洲，北極洲。皮膚淡黃至淺白色，發(fā)黑直，體毛胡須少