生物的進化與分類

關(guān)于生物的進化與分類一、生物進化理論與證據(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(fù)雜演變古希臘Thales、Anaximander：萬物由水產(chǎn)生第2頁,共40頁，2024年2月25日，星期天神創(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(xué)的主導(dǎo)地位。英國牛津大學(xué)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3頁,共40頁，2024年2月25日，星期天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(xué)家Lyell發(fā)表《地質(zhì)學(xué)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(xué)，為進化理論提供了基礎(chǔ)；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(dǎo)地位一直沒有被動搖。進化思想的源流第4頁,共40頁，2024年2月25日，星期天拉馬克的獲得性遺傳用進廢退：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：長頸鹿的進化第5頁,共40頁，2024年2月25日，星期天1858年，Darwin、Wallance各自發(fā)表自然選擇學(xué)說的論文1859年，Darwin《物種起源》1860年6月30日，牛津大學(xué)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6頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

年青時代的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(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)1828年，劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)神學(xué)，鉆研博物學(xué)和自然史，結(jié)識了一些博學(xué)的教授學(xué)者。1831年，從劍橋畢業(yè)并獲得學(xué)士學(xué)位劍橋大學(xué)博物學(xué)教授Henslow推薦去英國貝格爾號航海船上擔任博物學(xué)專家。出發(fā)之前，Henslow教授特別向Darwin贈送了Lyell的《地質(zhì)學(xué)原理》第一卷。第7頁,共40頁，2024年2月25日，星期天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，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?？疾炝艘粋€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8頁,共40頁，2024年2月25日，星期天隨著貝格爾號長達5年的航海探險考察后，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(xué)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(xué)說的形成提供了依據(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(xué)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(xué)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9頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

自然選擇導(dǎo)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(dǎo)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。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10頁,共40頁，2024年2月25日，星期天自然選擇學(xué)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：1000卵/代，10d/代，一年將地球覆蓋2.54cm4．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。過度繁殖，生存斗爭，遺傳和變異，適者生存第11頁,共40頁，2024年2月25日，星期天2、進化論的發(fā)展綜合進化論：基因突變，自然選擇和隔離進化體現(xiàn)在種群遺傳組成的改變，這就決定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12頁,共40頁，2024年2月25日，星期天分子進化的中性學(xué)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物種以上單元的起源與進化問題。第13頁,共40頁，2024年2月25日，星期天3、生物進化的證據(jù)（1）古生物學(xué)證據(jù)－化石第14頁,共40頁，2024年2月25日，星期天化石記錄顯示，越老的地層，生物形態(tài)越簡單；越新的地層，生物形態(tài)越復(fù)雜。第15頁,共40頁，2024年2月25日，星期天地質(zhì)歷史及其中的化石記錄雄辯地證明，生物是進化的，復(fù)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16頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（2）解剖學(xué)和胚胎學(xué)證據(jù)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進化來的軌跡。退化器官痕跡、反祖現(xiàn)象第17頁,共40頁，2024年2月25日，星期天親源關(guān)系相近的生物在它們發(fā)育過程中有相似的發(fā)育階段。（重演）第18頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（3）生態(tài)學(xué)證據(jù)例：各種有袋哺乳動物如袋鼠僅僅居住在澳大利亞。生物種群的進化一方面受環(huán)境選擇的作用，另一方面在一定的區(qū)系內(nèi)進行。第19頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（4）分子生物學(xué)證據(jù)遺傳密碼的通用性說明，自然界所有生命形式都是相互關(guān)聯(lián)的。親源關(guān)系近的生物，其DNA或蛋白質(zhì)有更多相同性。反之亦然。第20頁,共40頁，2024年2月25日，星期天例：人類與其他幾種脊椎動物血紅蛋白多肽鏈的氨基酸序列差別人—猴子：8人—鼠：30人—八目鰻：125第21頁,共40頁，2024年2月25日，星期天二、進化的遺傳基礎(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22頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（2）遺傳變異在種群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，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23頁,共40頁，2024年2月25日，星期天2、影響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）非隨機交配和選擇

性選擇第24頁,共40頁，2024年2月25日，星期天人工選擇與自然選擇第25頁,共40頁，2024年2月25日，星期天三、物種起源和進化趨勢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26頁,共40頁，2024年2月25日，星期天例：加帕戈斯群島上發(fā)現(xiàn)的13種地雀的進化過程地理隔離和生殖隔離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27頁,共40頁，2024年2月25日，星期天物種和品種物種（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(xué)中的一個單位，只用于栽培植物的分類上，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(xué)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(xué)上的種，有時又指栽培的藥用植物的品種。第28頁,共40頁，2024年2月25日，星期天漸變式

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：指一個物種的兩個或多個群體，由于地理的隔離而逐漸分化成兩個或多個亞種，然后再發(fā)展出生殖上的隔離，形成兩個或多個新的物種。爆發(fā)式（2）物種形成的方式第29頁,共40頁，2024年2月25日，星期天2、生物進化的趨勢（1）趨異進化和適應(yīng)輻射（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30頁,共40頁，2024年2月25日，星期天四、生物進化關(guān)系與分類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

名詞形容詞或名詞例：水稻OryzasativaL.

現(xiàn)代人Homosapiens第31頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（2）生物分類的等級系統(tǒng)－界、門、綱、目、科、屬、種第32頁,共40頁，2024年2月25日，星期天2、生物界的劃分及其進化關(guān)系Linnaeus

1753

兩界系統(tǒng)植物界動物界。Hogg

1860三界系統(tǒng)植物界動物界原生生物界第33頁,共40頁，2024年2月25日，星期天1969

Whittaker

五界系統(tǒng)動物界植物界真菌界原生生物界

原核生物界第34頁,共40頁，2024年2月25日，星期天1949

Jahn六界系統(tǒng)動物界植物界