第25章--生物进化课件

第五篇第五篇 生物进化生物进化n n 在生物学的领域中，再也没有比进在生物学的领域中，再也没有比进化的见解更有意义的了。化的见解更有意义的了。n n Th.杜布赞斯基杜布赞斯基n生物进化论：生物进化论：关于生物界历史发展一般规律的科学。关于生物界历史发展一般规律的科学。n进化：进化：事物的演化和发展。广义：天体消长、事物的演化和发展。广义：天体消长、生物演化、社会进步等。狭义：生物进化生物演化、社会进步等。狭义：生物进化n生物进化：生物种群多样性和适应性的变生物进化：生物种群多样性和适应性的变 化，或一个群体在长期内遗传组成上化，或一个群体在长期内遗传组成上 的变化。的变化。n生物进化的基本思想生物进化的基本思想：地球上最早的生命物质是由非生命物地球上最早的生命物质是由非生命物质转化而来质转化而来;现在生存的各种生物有着共同现在生存的各种生物有着共同的祖先的祖先;在进化过程中，生物的种类由少到在进化过程中，生物的种类由少到多、生物的结构和功能由简单到复杂、由多、生物的结构和功能由简单到复杂、由低级到高级。低级到高级。n神创论（特创论神创论（特创论）：n n 世界上的各种生物包括人在内，都是世界上的各种生物包括人在内，都是由上帝创造的，上帝创造多少物种，地球由上帝创造的，上帝创造多少物种，地球上现在就有多少物种，既不增加，也不减上现在就有多少物种，既不增加，也不减少少。n进化论的提出者是法国的博物学家进化论的提出者是法国的博物学家拉马拉马克克;英国博物学家英国博物学家达尔文达尔文为其奠定了科学为其奠定了科学基础。基础。第二十五章第二十五章 生物进化学说生物进化学说 拉马克的主要科学成就:法国植物志三卷 无脊椎动物杂志 动物哲学 无脊椎动物学的创始人 在动物哲学中系统阐述了生物进化的思想。拉马克学说拉马克学说:n 生物是变的生物是变的,进化的进化的,生物进化生物进化是以渐变方式进行是以渐变方式进行.n 对于较高等的动物而言对于较高等的动物而言,进化的进化的原因是用进废退和获得性遗传原因是用进废退和获得性遗传.n 进化的动力和方向是生物天生进化的动力和方向是生物天生就有的向上发展的内在趋势就有的向上发展的内在趋势,使之从使之从简单到复杂简单到复杂,从低级到高级从低级到高级.n 最原始的生物源于自然发生最原始的生物源于自然发生.评述:n是第一个提出比较完整的进化理是第一个提出比较完整的进化理论的学者论的学者.n 获得性遗传获得性遗传 有机体趋向完善的能力有机体趋向完善的能力 低等生物源于自然发生的论述低等生物源于自然发生的论述 适应和变异无差别的论述适应和变异无差别的论述用进废退和获得性遗传例证：用进废退和获得性遗传例证：n 长颈鹿的脖子长颈鹿的脖子n 鼹鼠的眼睛、鼹鼠的眼睛、n 痕迹器官等痕迹器官等n第一，生物体本身有着越变第一，生物体本身有着越变越复杂、向更高级形态进化越复杂、向更高级形态进化的内在驱动力；的内在驱动力；n第二，第二，生活环境生活环境能够改变生能够改变生物体的形态结构，生物体的物体的形态结构，生物体的形态结构遵循形态结构遵循用进废退用进废退的的原则，而后天原则，而后天获得的性状能获得的性状能够遗传。够遗传。达尔文的自然选择学说达尔文的自然选择学说1繁殖过剩繁殖过剩2生存斗争生存斗争3遗传变异遗传变异4适者生存适者生存“贝格尔号贝格尔号”环球科学旅行：环球科学旅行：n 1831.12.27由英国出发，先到达巴西，在由英国出发，先到达巴西，在南美洲的东海岸逗留南美洲的东海岸逗留2年多，随后绕到南美洲的年多，随后绕到南美洲的西海岸，由此往新西兰、澳洲和塔斯马尼亚岛，西海岸，由此往新西兰、澳洲和塔斯马尼亚岛，后来经过印度洋，从南边绕过非洲的好望角，横后来经过印度洋，从南边绕过非洲的好望角，横渡大西洋，再回到巴西，最后于渡大西洋，再回到巴西，最后于1836.10.2返回返回英国，历时英国，历时5年年。达尔文环球旅行路线 n提出的两个理论：提出的两个理论：n 共同由来学说和自然选择学说共同由来学说和自然选择学说 1 共同由来学说：共同由来学说：所有动物有一个共同的祖先、所有动物有一个共同的祖先、所有植物有一个共同的祖先、所有所有植物有一个共同的祖先、所有的生物有一个共同的起源。的生物有一个共同的起源。2 达尔文的自然选择学说达尔文的自然选择学说n1 繁殖过剩繁殖过剩 家蝇：1000卵/代，10d/代，一年 将地球 覆盖2.54cmn2 生存竞争生存竞争 种内、种间、环境种内、种间、环境n3 遗传变异遗传变异n4 适者生存适者生存 生存下来的生物都具有适应性，适应性是在选择生存下来的生物都具有适应性，适应性是在选择中形成的中形成的,生存斗争和适者生存的过程就是自然选择的生存斗争和适者生存的过程就是自然选择的过程，自然选择是一个长期、缓慢连续的过程。过程，自然选择是一个长期、缓慢连续的过程。生物进化的证据：n1 化石：经过自然界作用，保存于地层中的古生物的遗体、遗物和遗迹。是古生物学研究的对象。南宋学者朱熹解释螺蚌化石：n常见高山有螺蚌壳，或生石中，此石即旧日之土，螺蚌即水中之物。下者却变而为高，柔者却变而为刚。韦应物解释琥珀化石成因 曾为老茯神，本是寒松液。蚊蚋落其中，千年犹可觌。化石是生物进化的化石是生物进化的直接证据直接证据1 达尔文：古生物雕齿兽化石 现在的犰狳 2 始祖鸟 爬行类 鸟类3 马的进化 化石反映生物进化的总趋势化石反映生物进化的总趋势马前肢骨化石的比较始祖马：前肢有发达的四趾始祖马：前肢有发达的四趾三趾马：前肢只有三个趾，中趾发达，并且变成唯一着地的趾三趾马：前肢只有三个趾，中趾发达，并且变成唯一着地的趾现代马：前肢只有一个趾，中趾的趾端形成了硬蹄，现代马：前肢只有一个趾，中趾的趾端形成了硬蹄，两侧的趾退化成遗迹。两侧的趾退化成遗迹。根据以上前肢趾的特点和马及其前趾的进化，请分析各类马的体形、运动形式及生活环境？项目项目种类种类距今距今年代年代生活环境生活环境体形体形运动运动形式形式始祖马始祖马三趾马三趾马现代马现代马草原草原温暖潮湿的草丛和灌木林狐一般大小、狐一般大小、背部弯曲背部弯曲比始祖马大比始祖马大一些背较平直一些背较平直高大、背平直跳跃能奔跑能快速奔跑三类马的生境、体形、运动形式的对比证明：现代马是由躯体较小的始祖马，经过漫长的地质年代逐渐进化而来的5000万年2000万年100万年回主页始祖鸟l化石记录显示，越老的地层，生物形态越简单；越新的地层，生物形态越复杂。同源器官证明生物进化同源器官证明生物进化n同源器官：同源器官：是指起源相同，结构和部位相似，而形态和是指起源相同，结构和部位相似，而形态和功能功能 不同的器官。不同的器官。如蝙蝠的翼、猫的前肢、海豚的鳍、。如蝙蝠的翼、猫的前肢、海豚的鳍、人的上肢等。人的上肢等。具有统一的结构模式：最上端是肱骨、下面是具有统一的结构模式：最上端是肱骨、下面是相互平行的尺骨和桡骨、接下来是腕骨、最下端相互平行的尺骨和桡骨、接下来是腕骨、最下端是前后相连的掌骨和指骨是前后相连的掌骨和指骨。同源器官证明生物进化n 具有同源器官的生物由于适应具有同源器官的生物由于适应不同的环境，而具有不同的形状和不同的环境，而具有不同的形状和功能，体现了生物的变化。功能，体现了生物的变化。蝙蝠的翼共同的结构 猫的前肢 海豚的鳍 人的上肢等。n这些异同点说明了什么这些异同点说明了什么?这些器官所在部位和结构组成这些器官所在部位和结构组成相似相似,说明它们的起源相同说明它们的起源相同.凡是具有同源器官的生物凡是具有同源器官的生物,都都是由共同的原始祖先进化而来的是由共同的原始祖先进化而来的 同功器官证明生物进化n同功器官：起源和结构不同，但同功器官：起源和结构不同，但是它们的形态和功能却相似，这是它们的形态和功能却相似，这些器官称为同功器官。些器官称为同功器官。n 如如 昆虫的翅昆虫的翅 鸟的翼鸟的翼 蝙蝠的翼蝙蝠的翼 体现了生物的变化体现了生物的变化 即进化即进化 胚胎学证据证明生物进化胚胎学证据证明生物进化n个体发育 系统发育重演率：个体发育是系统发育简单而迅速的重演。n无论是高等动物或是高等植物,它们的个体发育都是由一个细胞受精卵开始的,这一事实说明了什么？2,胚胎学上的证据结论n在发育初期都有鳃裂和尾,到了发育晚期,除鱼以外,其他动物和人的鳃裂都消失了,人的尾了消失了.这些特点说明了什么 n胚胎学是研究生物胚胎形成和发育过程的科学。n证据之一，一切高等动植物的胚胎发育都是从一个受精卵开始的，这说明它们起源于低等的单细胞生物；n鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类彼此差异显著，但它们在胚胎发育早期都有鳃裂和尾，头部较大，身体弯曲，难以区分，只是到了发育晚期，除鱼外，其他动物的鳃裂都消失了，人的尾也消失了。这种现象说明了高等脊椎动物是从古代低等动物进化而来的，古代脊椎动物的原始祖先生活在水中。哺乳类发育史哺乳类发育史受精卵受精卵 囊胚、原肠胚、中胚层形成囊胚、原肠胚、中胚层形成 鳃裂鳃裂 心脏的分隔变化心脏的分隔变化。大麻哈鱼和鳗鲡的生殖洄游：大麻哈鱼和鳗鲡的生殖洄游：生殖回到海洋生殖回到海洋生殖回到淡水中生殖回到淡水中 说明什么？说明什么？（4）分子生物学证据遗传密码的通用性说明，自然界所有生命形式都是相互关联的。亲源关系近的生物，其DNA或蛋白质有更多相同性。反之亦然。例：人类与其他几种脊椎动物血红蛋白多肽链的氨基酸序列差别人人猴子：猴子：8人人鼠鼠 ：30人人八目鳗：八目鳗：125人工选择与自然选择生物的微观进化n微观进化：在物种范围内，随时间的推 移，群 体遗传结构发生的变化。n宏观进化：研究物种及物种以上分类群的演变。n基因库基因库:一个群体中全部个体的基因的总和一个群体中全部个体的基因的总和.n基因频率基因频率:一个基因坐位上的不同等位基因在群体中一个基因坐位上的不同等位基因在群体中 的比较频率的比较频率n群体的遗传组成群体的遗传组成:群体中各种等位基因的频率群体中各种等位基因的频率,以及他以及他 们在各种基因型中的数量分布构成群体的们在各种基因型中的数量分布构成群体的 遗传结构遗传结构.英国数学家哈迪（英国数学家哈迪（Hardy,G.H.）和德国医生温）和德国医生温伯格（伯格（Weinberg,w.），通过各自独立的研究分），通过各自独立的研究分析，于析，于1908年分别提出了关于随机交配群体的基年分别提出了关于随机交配群体的基因频率和基因型频率的重要遗传规律，被称为哈因频率和基因型频率的重要遗传规律，被称为哈迪温伯格定律迪温伯格定律(Hardy-Weinberg Law)，又称群，又称群体平衡法则，其要点如下：体平衡法则，其要点如下：n遗传平衡定律（哈迪温伯格定律）遗传平衡定律（哈迪温伯格定律）在一个随机交配的大群体中，如果没有其他因在一个随机交配的大群体中，如果没有其他因素的影响，则群体基因库中各种基因频率和基因素的影响，则群体基因库中各种基因频率和基因型频率将代代相传，保持不变。型频率将代代相传，保持不变。理想群体必须符合以下理想群体必须符合以下5 5个条件：个条件：1 1、种群足够大；、种群足够大；2 2、随机交配；、随机交配；3 3、无突变；、无突变；4 4、与其他群体无基因交流与其他群体无基因交流(隔离隔离)；5 5、无自然选择、无自然选择计算n 设第一代有设第一代有1000个个体个个体,其中其中AA占占810个个,Aa180 个个,aa为为10个个.问各基因型频率及等位基因的频率问各基因型频率及等位基因的频率?遗传平衡是以假定的条件遗传平衡是以假定的条件(理想群体理想群体)为前提，为前提，实际上，生物群体的基因频率和基因型频率常常被实际上，生物群体的基因频率和基因型频率常常被打破，使群体基因库发生变化，而一定时间内群体打破，使群体基因库发生变化，而一定时间内群体基因库的变化即表现为生物种群的进化。基因库的变化即表现为生物种群的进化。现假设有现假设有5个起始群体，其遗传组成为：个起始群体，其遗传组成为：起始群体起始群体基因型频基因型频率率0.450.300.250.400.400.200.300.600.100.250.700.05AAAaaa0.360.480.16可以计算到以上可以计算到以上5 5个群体的基因频率都一样，个群体的基因频率都一样，A A 基因的频率基因的频率p p为为0.60.6，a a基因的频率基因的频率q q为为0.40.4，所以进所以进行随机交配一代以后，由行随机交配一代以后，由(0.6A(0.6A0.4a)0.4a)2 2可得到可得到5 5个个子代群体的基因型频率都是：子代群体的基因型频率都是：AAAaaa0.360.480.16 任何一个群体，对于常染色体的一对任何一个群体，对于常染色体的一对等位基因而言，不论起始群体的遗传组成如等位基因而言，不论起始群体的遗传组成如何，只要经过一代随机交配，群体遗传组成何，只要经过一代随机交配，群体遗传组成都会处于哈迪温伯格平衡状态。都会处于哈迪温伯格平衡状态。导致群体遗传结构变化的因素：n遗传漂变遗传漂变n基因流基因流n突变突变n非随机交配非随机交配n自然选择自然选择遗传漂变遗传漂变n定义：基因频率在小群体内随机增定义：基因频率在小群体内随机增减的现象减的现象例：例：unkersunkers人群是由法国人群是由法国黑森州迁入美国宾夕法尼亚州定居，黑森州迁入美国宾夕法尼亚州定居，由于宗教原因，形成一个隔离的群由于宗教原因，形成一个隔离的群体其血型高于黑森州人和当地体其血型高于黑森州人和当地美国人，血型比后两者低这是美国人，血型比后两者低这是迁入的人数少造成的迁入的人数少造成的遗传漂变遗传漂变n例：有一先天性失明症是常染色体隐性遗传例：有一先天性失明症是常染色体隐性遗传病在东卡罗林群岛的病在东卡罗林群岛的pingelap岛人先天失岛人先天失明率高，原因：年间，明率高，原因：年间，飓风袭击，人大量死亡，仅留下个男人和数飓风袭击，人大量死亡，仅留下个男人和数目不详的女人，到年，人口达目不详的女人，到年，人口达人，患病率为可能活下来的人，患病率为可能活下来的人有一个或几个是患病基因的携带者所以是人有一个或几个是患病基因的携带者所以是遗传漂变的结果遗传漂变的结果基因流（迁移）基因流（迁移）n定义：指个体从一个群体迁入另一个群体定义：指个体从一个群体迁入另一个群体或从一个群体迁出，然后参与交配繁殖，或从一个群体迁出，然后参与交配繁殖，导致群体间的基因流动导致群体间的基因流动单向迁入引入外来基因单向迁入引入外来基因单向的迁出会造成基因的流失单向的迁出会造成基因的流失群体之间双向迁移，造成群体之间双向迁移，造成群体间群体间的遗传差的遗传差异减少，有使异减少，有使群体间群体间遗传结构均一化趋势遗传结构均一化趋势突变突变n昆虫抗药性进化昆虫抗药性进化在一个大的群体内，突变很难在一个大的群体内，突变很难在短期内改变基因频率，如果加上在短期内改变基因频率，如果加上漂变或自然选择，可以迅速增大他漂变或自然选择，可以迅速增大他在群体中的频率在群体中的频率非随机交配非随机交配n性选择性选择果蝇红眼和白眼果蝇红眼和白眼自然选择n自然选择的对象是群体内遗传组成互有差异的自然选择的对象是群体内遗传组成互有差异的个体个体n自然选择的过程是最适者生存，不适者被淘汰自然选择的过程是最适者生存，不适者被淘汰n自然选择的结果群体的基因频率和基因型频率自然选择的结果群体的基因频率和基因型频率改变改变自然选择就是有差别的存活和生殖自然选择就是有差别的存活和生殖n工业黑化现象（工业黑化现象（椒花蛾椒花蛾）n发生自然选择的条件：发生自然选择的条件：群体内存在不同基因型的个体群体内存在不同基因型的个体不同基因型的表型性状影响了个体不同基因型的表型性状影响了个体 的存活率和生殖率或其中一项的存活率和生殖率或其中一项不同基因型个体世代间的增长率产生不同基因型个体世代间的增长率产生 了差异了差异浅色的桦尺蛾怎么变成了深色呢？浅色的桦尺蛾怎么变成了深色呢？自然选择n不同基因型个体间有差别的延续或不同基因型个体间有差别的延续或者说有差别存活和生殖者说有差别存活和生殖n适合度和选择系数适合度和选择系数适合度适合度：一个生物能够存活并把他的基：一个生物能够存活并把他的基 因传给下一代的能力因传给下一代的能力选择系数选择系数：降低了的适合度：降低了的适合度选择的基本类型选择的基本类型n稳定性选择：把趋于极端的变异类型淘汰掉，而稳定性选择：把趋于极端的变异类型淘汰掉，而 保留中间型的个体保留中间型的个体n定向选择：定向选择：把趋于某一极端的变异类型保留下把趋于某一极端的变异类型保留下 来，淘汰另一极端的变异，使生物来，淘汰另一极端的变异，使生物 类型朝向某一变异方向发展。类型朝向某一变异方向发展。n分裂性选择：某一类群中的极端变异类型按不同分裂性选择：某一类群中的极端变异类型按不同 方向拨留下来，而中间常态型大为方向拨留下来，而中间常态型大为 减少的选择减少的选择稳定性选择：即把趋于极端的变异个体淘汰而保留那些中间型的个体，使生物类型具有相对稳定性。这种情况多见于环境相对稳定的群体中。选择的结果使性状的变异范围不断缩小，群体的基因型组成更趋于纯合。据报道，人类新生儿体重为平均体重左右者，其死亡率最低，过轻或过重者死亡率均较高。分裂型选择：例如克格伦岛上的昆虫正是向不同的方向进化，才逐渐形成残翅、无翅或翅膀特别发达这两种类型，而具有一般飞行能力的昆虫逐渐被淘汰了。p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后Thank You在别人的演说中思考，在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches，Growing Up In Your Own Story讲师：XXXXXX XX年XX月XX日