进化生物学-课后答案.doc

24进化生物学课后习题第一章 绪论习题一、名词解释1、生物进化论：生物进化论是研究生物界进化发展的规律以及如何运用这些规律的科学。主要研究对象是生物界的系统发展，也包括某一物种2、进化生物学：是研究生物进化的科学，不仅研究进化的过程，更重要的是研究进化的原因、机制、速率和方向。（研究生物进化的科学，包括进化的过程、证据、原因、规律、演说以及生物工程进化与地球的关系等。）3、灾变论：认为地球在不同时期，不同地点发生了巨大的“灾难”，毁灭了当时的动植物，以后由其他地方迁来的新的类型，所以不同地层有不同化石的类型。（多次创造，每次均不同。认为生物的改变是突然发生的，是整体地消灭和整体地重新被创造的。反对一个物种从另一个物种演变而来的思想。）4、中性突变：中性突变是指不影响蛋白质功能的突变，也即既无利也无害的突变，如同工突变和同义突变。5、进化: 进化指事物由低级的、简单的形式向高级的、复杂的形式转变过程。广义进化是指事物的变化与发展。涵盖了天体的消长，生物的进化，以及人类的出现和社会的发展。6、生物进化: 生物进化就是生物在与其生存环境相互作用的过程中，其遗传系统随时间而发生一系列不可逆的改变，并导致相应的表型改变，在大多数情况下这种改变导致生物总体对其生存环境的相对适应。7、神创论: （物种不变论）地球上的生物，都是上帝按照一定计划和一定目的，一下子创造出来的。并且当初创造后物种没有实质性的变化，物种数也无增减，各种之间也无亲缘关系。在18世纪的欧洲占统治地位二、进化生物学研究的对象是什么？进化生物学是研究生物进化的科学，不仅研究进化的过程，更重要的是研究进化的原因、机制、速率和方向，也就是说进化生物学是回答：“为什么”的科学，是追究实物或过程的因果关系的科学。它不仅要从生物组织不同层次揭示进化的原因，也要从时间上追溯进化的过程。三、比较拉马克学说和达尔文学说的异同。相同点：1二者均认为物种是可变的，而是在自然界里，在环境的影响下，发生变异，并且从一种生物类型变为另一种生物类型。2二者均主张生物的进化史渐进的。不同点：1达尔文进化论的一个重要方面是他主张物种演变和共同起源，他认为地球上现今生存的物种都是曾经生存的物种的后代，溯源于共同的祖先。共同起源是生物进化一元论的观点，而拉马克则是认为最原始的生物源于自然发生，各系统或群体生物并不起源于共同祖先，是典型的生物进化多元论的观点。2二者对适应起源看法比不同。按照拉马克看法，用进废退或获得性遗传是一步适应，也称直接适应，即变异是定向的，“变异适应”。按照达尔文的看法，适应是两步适应，也称间接适应，第一步是变异的产生，第二步是通过生存斗争的选择，即变异是不定项的，“变异适应”。3、拉马克学说是在同灾变论的斗争中创立的，达尔文学说是在同神创论的斗争中创立的。四、简述现代综合进化论的主要内容。现代综合进化论的主要内容有以下几个方面：第一，认为自然选择决定进化的方向，使生物向着适应环境的方向发展。主张两步适应即变异经过选择的考验才能形成适应。第二，认为种群是生物进化的基本单位，进化机制的研究属于群体遗传学的范畴。第三，认为突变、选择、隔离是物种形成和生物进化的机制。五、你认为中性突变进化学说是对达尔文学说的否定吗？为什么？否。因为达尔文注意到了变异的有害性和有利性，而中性突变进化学说注意到的是既无利也无害的所谓中性突变，应该说是从不同角度，不同层次看问题的结果，使达尔文学说得到了补充和发展。且中性说是始终以分子水平的结构来提问题的，而达尔文学说是从表型水平来说的，二者并不相矛盾。六、谈谈你对进化生物学发展新方向的见解（P15)思考题一、你如何看待“美国的猴子事件”？（P14）二、你认为“智慧设计”理论是正确的吗？为什么？（P14）三、举例说明达尔文的进化理论在农业生产中的应用（P10生存斗争、P11人工选择）四、用达尔文的进化理论解释“螳螂捕蝉黄雀在后”、“以虫治虫”和“以菌治虫”。螳螂捕蝉黄雀在后：螳螂以蝉为食，而黄雀又以螳螂为食，存在着吃与被吃的关系。以虫治虫：生物防治，充分发挥农作物害虫天敌的作用，降低农作物生产成本，促进农业增收,保护生态环境。以菌治虫：以菌治虫又称微生物治虫，主要是利用利用害虫的病原微生物防治害虫，自然生态系统中，昆虫的疾病是抑制害虫发生的一个重要因素，此外主要指微生物侵染的虫病第二章 生命及其在地球上的起源习题一、名词解释1、自我更新：生物的自我更新世一个具有同化与异化两种作用的新陈代谢过程。2、熵：是用来表示某个体系混乱程度的物理量。3、耗散结构：是指开放系统远离平衡态时出现的有序结构。4、团聚体：20世纪50年代奥巴林曾将白明胶水溶液和阿拉伯胶水溶液混合，发现混合后使原本澄清的液体变得浑浊了，取少许制片，显微镜下观察发现了许多大小不等的小滴，把它们称为团聚体。5、类蛋白质微球体：fox把多种氨基酸干热聚合形成的酸性类蛋白质放入稀薄的盐溶液中冷却，或将其溶于水使温度降低到0，在显微镜下观察会看到大量直径为0.53微米的均一球状小体，即类蛋白质微球体。6、还原性大气：含有还原性气体(CH4、CO、H2等)而含氧量很低的气体(烟气)氛围二、简述生命的本质。生命就其本质而言也是物质的，它是物质存在和运动的一种特殊形式。地球上的所有生物在其化学组成上有其同一性，在结构上表现了高度的有序性，在功能上具有复杂性。作为生命活动的基本特征是自我更新、自我复制、自我调控和自我突变。所以，生命实际上主要是由核酸和蛋白质组成的，具有不断自我更新的能力的，以及向多方向发生突变并可复制自身的多分子体系。生物体是一个开放系统，不断地与环境进行着物质和能量的交换，不断地从环境吸取负熵，用以克服自身还活着的时候不得不产生的全部的熵，是一个远离平衡态的有序结构。三、生物体新陈代谢的特点是什么？生命活动的基本特征：自我更新、自我复制、自我调节、自我突变1、生物体的新陈代谢过程是一个对立统一的过程，是生物体新陈代谢作用自我完成的动力源泉。同化作用于异化作用就是对立的相反过程，又是统一的。这种统一性首先表现为相互依存，即同化作用为异化作用提供了物质基础，而异化作用为同化作用提供了能量。其次，表现为互相转化，即同化作用使外界物质转化为自身物质，而异化作用使自身物质转化为外界物质，循环往复，使生物自身的有序性得到维持。第三表现为相互渗透，即在合成作用中包含了分解作用，在分解作用中又有合成作用的存在。2、还表现在生物体与外界环境调节的特殊联系上。这种联系，首先是生物体在生长发育过程中需要一定的环境调节，主动地从周围环境中吸取自身所需要的营养物质，体现了主动性和选择性。其次，这种联系也是神物体生存和发展的必要条件。四、试述Dayhoff假说的内容及其合理性。内容：最原始的三体密码大概是GNC三体密码。第一次扩展时由GNC扩展为GNY，Y代表C或U两种嘧啶。第二次扩张时由GNY扩展为RNY，R代表G或A两种嘌呤。第三次扩展是由RNY扩展为RNN。最后一次扩展是由RNN扩展为NNN。合理性：Dayhoff及其同事认为密码的进化路线是由GNCGNYRNYRNNNNN。在这一进化路线中，在GNC和GNY阶段，仅第二位碱基才决定氨基酸的种类，实质上相当于单体密码；在RNY密码中第一位剪接和第二位碱基共同决定氨基酸种类，因此相当于二体米娜；在RNN和NNN密码中，三位碱基都不同程度地参与了氨基酸种类的决定，实质上已过渡到真正的三体密码。所以，Dayhoff及其同事的密码进化学说包含了过去的一体、二体、三体学说，是目前最合理的假说。五、试述生物大分子起源研究的最新进展（P35）六、米勒模拟早期地球的简单能源进行的实验有什么意义？1、米勒的实验为生命起源的化学演化提供了实验依据。米勒模拟早期地球的条件，采用火花放电，烧瓶中的CH4，NH3，H2，和H2O（水蒸气），反应一周后得到了11中氨基酸。其中甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和缬氨酸是普通蛋白质中含量最多的几种氨基酸）2、开创了通过实验研究生命起源的新阶段。思考题一、生命与非生命的区别点是怎样的？生命就其本质而言就是物质的，它是物质存在和运动的一种特殊形式。地球上的所有生物在其化学组成上有其统一性，在结构上表现了高度的有序性，在功能上具有复杂性。作为生命活动的基本特征是自我更新、自我复制、自我调控、自我突变。所以，生命实际上主要是由核酸和蛋白质组成，具有不断自我更新的能力，以及向多方向发生突变并可复制自身的多分子体系。生物体是一个开放的系统，不断地与环境进行着物质和能量的交换，不断地从环境吸取负熵，用以克服自身还活着时不得不产生的全部的熵，是一个远离平衡态的结构。三、谈谈你对生物大分子起源的看法（P35）四、什么是温室效应？造成温室效应的原因及危害怎样？我们应当采取哪些措施进行预防？（P32）温室效应就是因大气吸收生热红外线辐射使地球气温持续上升的效应。原因：主要是由温室效应气体引起。CO2 是温室效应气体的主要成分，它吸收生热红外线的热量不能散发的原因是CH4、N2O、氯氟烃及CO等痕量元素填补了CO2、水汽、O2分子间的空隙，阻止热量散发，增强了温室效应。危害：温室效应的直接后果是造成地球气温持续上升，其次会因为水温上升导致冰川消融，第三是全球将面临干旱，第四是疾病大量流行。措施：1.减少森林的砍伐，特别是热带雨林，它们是吸收CO2的主力军；2.减少有害气体的排放：a.改变燃料结构，b.节约能源，c.采用核能；3.召开国际会议，制定签署限制生产氯氟烃的条约；4.选育替代作物，育种目标应该逐渐明确，抗高温、抗干旱将是不可替代的，提倡节水农业，种植抗旱作物。第三章 细胞的起源与进化一、名词解释：1、超循环组织模式：指由自催化或自我复制的单元组织起来的超循环系统2、分子准种：分子系统也存在着类似物种的系统组合，叫分子准种。3、内共生起源学说：真核细胞的线粒体和质体来源于共生的真细菌，运动器来自共生的螺旋体类的真细菌，它们最早被原始的真核细胞吞噬近细胞内，与宿主进行长期的共生，而逐步演化为重要的细胞器。4、渐进式起源学说：用内胞形成和细胞内间隔作用的渐进发展解释细胞核和细胞器的起源。认为细胞内的细胞器和细胞核的形成是由原始的原核细胞，通过一系列DNA复制和质膜的内陷，形成了双层膜的结构。用内胞形成和细胞内间隔作用的渐进发展来解释细胞核与细胞器的起源。5、阶梯式过度模式：包括6个阶梯式步骤。它说明原始细胞的起源是一个由多种原始生物大分子系协同驱动的有序自组织过程，该系统的哥哥主要阶段受内部的动力学稳定和对外环境的适应等因素的选择。原始细胞的起源是一个由多种原始生物大分子协同驱动的有序自组织过程，该系统的各主要阶段受内部的动力学稳定和对外环境的适应等因素的选择。6、分子准种：超级循环系统存在着类似物种的系统组合，叫做分子准种(moleculas quasispecies)，选择可以作用于这些分子准种而促使其进化。7、古细菌：又名原细菌，是与人类生活无直接关系的元和生物，能存在高温高压货高盐或极为低温，干旱的环境，属化能自养极端嗜热的细菌。8、膜进化理论：膜分化导致代谢分隔，从而细胞器和细胞核起源。主张从原核细胞到真核细胞是渐进的、直接的进化过程9、达尔文式进化：受生物学规律支配的生物学过程， 属于由变异、遗传、选择等因素驱动。二、由非细胞形态的化学进化过度到具有细胞形态的生物学进化的过程中，哪一个环节是细胞进化的关键环节，为什么？分隔结构的形成。新形成的多核苷酸基因系统必须个别地分隔开来才能通过选择，实现优化，基因的翻译产物才能接受选择作用，从而实现基因型与表型区分。原始细胞结构满足了这一要求，它是一种能稳定地连续保持其特征的分隔结构，它的分裂过程是其多核甘酸（基因）系统复制、蛋白质合成和形成新的分隔结构等三者同步的过程。三、真核细胞起源的内共生学说的合理性表现在那些方面，还存在哪些不足？合理性：1、在膜形态结构上，线粒体和细菌相似，叶绿体和蓝藻相似。在化学组成上，内外膜不一致，线粒体外膜与真核细胞的质膜相似，而线粒体的内膜与原核细胞的质膜相似。2、线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器，它们像细菌一样，以二分裂方式进行繁殖，这些特征具有曾是独立生存的生物性质。它们所含的DNA均为裸露的环状分子。3、线粒体、叶绿体的核糖体在大小和对蛋白质合成的抑制剂反应性质上与原核生物相似。4、现今的生物中，有些真核细胞中存在有共生现象。5、分子进化方面的证据，根据16SrRNA序列比较分析，红藻的叶绿体毫无疑问是从蓝藻来的。6、同工酶与代谢途径研究的证据也支持内共生学说。不足：1、只重视形态学方面而忽视细胞生理和生化特征。2、不能很好的解释细胞核的起源。四、为什么说真核细胞更可能起源于古细菌？因为研究发现古细菌的一系列分子生物学和细胞生物学特征与真核生物有不少相似之处。例如，古细菌的细胞壁不含真细菌细胞壁的成分（胞壁酸），与真核细胞一样不受抑制细菌细胞壁合成的抗生素影响;真细菌的起始性甲硫氨酰tRNA需甲酰化，而古细菌与真核生物的都没有甲酰化；古细菌可利用真核生物的氨基酰tRNA合成酶;古细菌与真核生物的肽链延长因子对白喉毒素均有反应；古细菌的5S rRNA与真核生物的较相似，真细菌的5S rRNA则与线粒体和叶绿体的较相似；古细菌的核糖体蛋白与真核生物的相似；古细菌对作用于核糖体的抗生素的反应与真核生物的一致；古细菌的RNA聚合酶与真核生物的相似(亚基组成，对抗生素和药物的反应)。（具体请参照课本P56表3-1）五、简述真核细胞起源对生物进化的意义1）为生物性分化和有性生殖打下基础。 2）推动生物向多细胞化方向发展。思考题一、为什么说细胞生命的出现标志了真正生命进化的开始？1、细胞是地球上一切生命最基本的结构形式，是现在生物的共同的始祖。2、细胞是生命活动的基本单位。3、最简单的细胞生命与最复杂的化学分子之间的差异是巨大的，多数学者把细胞生命看作是真正的生命，细胞生命出现之前的进化是化学进化，细胞生命出现之后的进化史生物进化。前者是受化学规律支配的化学过程，后者是受生物学规律支配的生物学过程，即转变为由变异、遗传、选择等因素，驱动的所谓“达尔文式进化”。二、你认为达尔文的进化理论可以解释细胞的化学进化吗？（P53）第四章 生物发展史习题一、名词解释：1、化石：化石就是经过自然界的作用保存于地层中的古生物的遗体、遗物和它们生活的遗迹。2、标准化石：存续时间相对较短，以致可以用其作为所在地质年代标志的化石叫标准化石。3、五界说：将生物界分为动物界、植物界、真菌界、原生生物界和原核界。4、三放型腰带：组成髋臼的三块骨骼侧面观呈三射式：髂骨背向延伸，耻骨向前下方或下方延伸，而坐骨向后下方延伸。蜥臀类恐龙具有的腰带结构。5、四放型腰带：组成髋臼的三块骨骼侧面观呈四射式：髂骨背向延伸，耻骨前突前伸，耻骨主干向后下方与坐骨主干平行延伸，形成与鸟类腰带相似的结构。鸟臀类恐龙具有的腰带结构。 6、硅化木：硅化了的植物次生木质部，原物质成分已被氧化硅交代，是最为常见的木化石类型。二、化石按照保存的特点可分为哪几类？决定化石形成的因素有哪些？化石按照保存：1、遗体化石 2、模铸化石 3、遗物化石 4、遗迹化石决定化石形成的因素：1、生物死亡种群的大小2、生物体组成部分的坚硬程度。3、生物尸体被掩埋的速度4、掩埋的环境5、化石的程度和速度三、地质年代划分的原则是什么？地质史划分为哪几个代？每个代又包括哪些纪？（P70）地质学家根据底层叠加原则及标准化石，将地质史划分为6个代，由早到晚依次是冥古代、太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。新生代中生代古生代前寒武纪全新纪更新纪上新纪中新纪渐新纪始新纪古新纪白垩纪侏罗纪三叠纪二叠纪石炭纪泥盆纪志留纪奥陶纪寒武纪四、简述马的进化史（P85）1、始新世的始新马，也称始马，前肢4趾，后肢3趾；臼齿低尖型，6个尖，低冠。2、渐新世至中新世的渐新马，也称中马，前肢3趾尚有第5趾的遗迹，后肢3趾；臼齿脊牙型，低冠。3、中新世晚期的中新马，也称买内马，前后肢都是3趾，中趾着地；臼齿脊牙型，高冠，齿面加大。4、上新世的上新马，结构与现代马相似。前后肢都只有中趾显露，第2、4趾完全丧失了它们祖先的功能，只剩下枝状的痕迹。牙齿也更为进化5、真马是通过家养驯化逐渐形成了各种马的品种。(1)体型增高、变大；(2)趾数减少。中趾加强，侧趾退化；(3)臼齿由低冠变为高冠，齿面加大，齿面构造复杂化。思考题一、怎样利用放射性现象测定岩龄? （P72）二、怎样理解生物界系统发展的发展规律？生物进化的总趋势是：进步性、阶段性和多样性。1、生物进化的进步性：表现出由低级到高级、由简单到复杂的进化趋势。2、生物进化的阶段性：神武的进化过程是一个连续发展的过程，在这一过程中又表现出明显的阶段性。3、生物进化的多样性：生物在进化过程中，多样性是不断增加的，特别是每次重大灭绝之后生物多样性增加都很迅速。三、有人认为，化石记录不能普遍证明较高级的分类群是从先前存在的类型进化而来，在许多谱系演化中，确实无中间类型化石存在，试说明这种情况的原因？按照间断平衡理论，新种可以突然形成，迅速的突变是不易在底层中留下记录的，同时，大种群中的突变常因基因交流而消失，往往只有在小范围分布的种群中突变才能成功，所以许多中间类型的化石记录很难找到。 四、大多已存在的昆虫和爬行类的科比大多数存在的哺乳类的科古老，怎样说明这一事实？这意味着昆虫和爬行类比哺乳类进化慢吗？（P83）影响生物进化速度的因素 1. 生物自身因素的影响 生物进化的速度与生物体的结构水平相关。适合度、忍受变异的能力。 生物种群的繁殖方式也影响着生物进化的速度。有性繁殖、异花授粉生物种群的大小和发生变异的能力的影响。2. 环境对进化速度的影响：环境的剧变可以产生较大的选择压力，引起或促进生物体发生变异，从而促进新种的形成。未被占据的生态位为新种的发展提供了外部条件。第五章 生物表型的进化习题一、名词解释1、行为：可分为动物行为和植物行为；动物行为是指动物体感受信息后的有规律的适应性活动，包括能直接观察到的一切动物状态，如动物的活动形式、发声、身体姿势以及体色的改变、气味的释放、假死、拟态等都属于动物的行为范畴；植物行为包括植物的生长、分泌等，表现为向性，如根的像地性，茎的负向地性等。2、信号：是指能引起动物发生行为反应的任何符号、姿态和标志等。3、进化稳定对策（ESS）：是基于最适性理论提出的，用于解释动物的各种行为对策的一种理论。当种群内所有个体均采取某种对策后，若其他对策者不能入侵该种群，在进化上，此种对策则是稳定的，此即ESS概念。4、“有产者”原则：是指斗争中资源（食物、领域、配偶）占有者往往处于优势。5、亲缘选择：对有亲缘关系的一个家族和家族中的成员所起的自然选择作用。亲缘关系越近，动物彼此合作倾向和利他行为也就越强烈；亲缘越远，则表现越弱。6、性选择：指与性别相联系的动物的形态结构与行为特征等方面的进化压力来自异性之间的相互选择。二、新构造的起源及其在进化中的意义是什么？生物的多功能性是器官系统发育变异的基础，基因的多效性是新构造、新器官形成的基础。基因多效性即一个基因控制若干性状的特征。随着环境的改变，某些原先没有多大适应意义的特征可能对新环境具有较大的适应性，因而会得到保存和加强。三、新功能的起源及其在进化中的意义是什么？生物在适应进化中，随着环境的改变，一些适应新环境的功能也随之出现。在系统发展过程中功能是最活跃的因素，常常出现的矛盾是新功能和旧结构之间的矛盾，矛盾的结果往往是创造新的结构满足新功能。新功能的出现具有重要的进化意义，使生物能够更好地适应环境。四、简述利他行为的生物学意义及其进化机制。（P105）利他行为对行为表达着和行为接受者都具有一定的生物学意义。利他行为在给行为表达者带来眼前不利的同时也带来了亲缘选择的好处，即帮助传递自身基因的好处，从而提高了自身的内在适合度。利他行为给行为接受者所带来的最直接的好处就是帮助其提高了适合度（存活能力和繁殖后代的能力）。进化机制：亲缘选择和互惠性利他选择。思考题一、新功能起源的基本方式有哪些？1、功能的强化：功能的强化按结构水平，分为两种，即细胞与组织的功能强化和器官的动能强化。2、功能的扩大：功能扩大是指结构功能范围的扩大。3、功能的更替：功能的更替指动物在进化过程中，由于环境的改变，原先次要的功能逐渐转化为主要的功能，随着功能更替，器官也发生相应的变化。二、试述通讯信号的起源及其在农业生产实践中的应用（P100）通讯信号的起源：动物信号起源于某些偶然的动作或者反应，如果这些动物或反应碰巧对其他动物起到了信号传递作用，则经过长期的适应、固定成为通讯信号。信号虽然起源于偶然的动作或者反应，但在其进化过程中通过自然选择的作用加以改进，以提高信号传递信息的效率。在农业生产中已经成功地利用通讯系统进行害虫的诱杀u 在果园中设置糖醋盆来诱杀桃小食虫、苹果小食虫u 在棉田用杨树枝把，利用杨树枝萎焉时放出的气味诱杀棉铃虫。u 在稻田设置荧光灯诱杀飞蛾三、行为进化的研究方法有哪些？1.比较、推理法。用于行为比较研究的原则包括：有共同祖先的种群，它们之间应有类似的行为方式，对高等种类而言，那些既出现在高等种类又存在于低等种类中的行为应是较原始的行为，高等种类中独有的行为则是比较进化的行为；特殊行为和共同行为比较，前者出现较晚，后者出现较早；简单和复杂行为相比，一般简单的行为可能起源较早（由复杂行为简化而来的行为除外）。2、观察、实验法。在区分先天性行为和学习行为时，常采用对K-H动物的观察实验来判断。一个K-H动物是指被剥夺了学习机会的动物。在K-H动物身上表现出来的行为应该是先天性行为。第六章 生物的微观进化习题一、名词解释1、微观进化：是无性繁殖系或种群在遗传组成上的微小差异导致的微小变化。2、种群：是随机互交繁殖的个体集合，对于有性繁殖的真核生物而言，同种个体常因地理因素，环境因素的现实，被不同程度地分隔，形成不同程度隔离的个体的几乎。种群是有性繁殖的基本单位。3、基因库：一个种群在一定时间内，其组成成员的全部基因的总和称为该种群的基因库。4、基因频率：指群体中某一等位基因在该位点上可能出现的基因总数中所占的比率。5、基因型频率：是指某种基因型的个体在群体中所占的比率。6、适合度：也称适应值，是指某一基因型个体与其他基因型个体相比能够存活并把它的基因传给下一代的能力。7、选择系数：表示某一基因型在群体中不利于生存的程度，是表示相对选择强度的数值，一般以s表示。8、前进行选择：是自然选择的最基本类型，可以导致物种的分化，包括单向性选择和分裂性选择。9、遗传平衡定律：一个群体在符合一定条件的情况下，群体中各个体的比例可从一代到另一代维持不变。10、平衡性选择：又称为保留不同等位基因的选择，是指能使两个或几个不同质量性状砸群体若干世代中的比例保持平衡的现象。11、遗传漂变：由于群体太小引起的基因频率随机增减甚至丢失的现象。12、突变压：改变群体遗传组成的基因突变频度的大小。13、正态化选择：又叫稳定性选择，即把趋于极端的变异淘汰掉而保留那些中间类型的个体，使生物类型具有相对稳定性。14、适应：是生物对环境的一种适合，生物的形态结构和生理机能与其赖以生存的一定环境条件相适合的现象。二、测定了1000人的MN血型样本，发现其中M型360人，MN型480人，N型160人。试从该样本计算基因M和N的频率。M的频率：N的频率：三、测定了100人的PTC尝味能力，其中84人对PTC的反应为阳性。计算T和t的基因频率，Tt杂合子的人有多少？TT纯合子的人又有多少？由题意可知：PTC阴性的基因型tt的频率 = 基因t的频率q=0.4 基因T的频率p=0.6 H=2pq=0.48 = Tt杂合子的人数=1000.48=48人基因型TT的频率P=p2=0.62=0.36 = TT纯合子的人数=1000.36=36人四、在300人的一个群体中，三种血型的百分比数如下：M型42.6%；MN型46.7%；N型10.7%。计算基因M和N的频率。M的基因频率N的基因频率q五、在100个男人中发现了1人显示了某性状的性连锁隐性性状，计算该性状杂合子女人的频率和纯合子女人的频率。由题意可知：该性状为伴X染色体隐性遗传，该性状的基因型频率 = q=0.01 = p=0.99该性状杂合子女人的频率H=2pq=20.010.99=0.0198该性状纯合子女人的频率 P=q2=0.012=0.0001六、在人类中，男子色盲预计约占男人总数的8%（色盲属伴性遗传）。你预期色盲女人在总人口中的比例是多少？在实际统计中测得女人色盲在总人口每一百万人中有36人，试计算男性色盲的实际频率是多少？色盲杂合子女人是多少？1、由题意可知：q=8% = 正常女占人口为 2、实际统计女人色盲的基因频率男性色盲实际频率为q=0.0085色盲杂合子女人为2（1-q）q5105=77775（人）七、在番茄中，某基因c的频率q0=0.5。逐代完全淘汰cc个体，问近交20代以后，基因c的频率qn是多少？如果把双亲q0=0.5作为第一代，经过多少世代后基因c的频率将减少到0.005？1、2、由题意可知： = = n=198（代）八、假定基因A突变为a的突变率u=510-6，若忽略其他因素的作用，在平衡情况下，基因A和a的频率各为多少？p=1-q = U(1-q)=Vq = U-Uq=Vq = U=Uq+Vq A的频率： 同理a的频率：思考题一、 试述微观进化和宏观进化的关系二、 如何理解自然选择在微观进化中的作用（一）自然选择可理解为随机变异的非随机淘汰与保存，变异提供选择的材料，变异的随机性是选择的前提，选择作用于表型，如果突变不影响表型，不影响适合度，则选择不会发生。（二）自然选择可定向改变种群的基因频率，自然选择对基因频率的改变也是通过有性生殖的种群来完成的。也就是说一个个体如果产生了有利于生存的可遗传的变异，那么决定这种变异的基因必然在种群里逐渐扩散，逐渐取代原有基因，才能形成新生物类型三、 适应在生物进化中意义（P138）适应在进化中的作用：适应与种内进化有非常密切的关系，它可以导致物种分化，使之产生一些新类型。适应必然带来种的繁荣和物种分布范围的扩大，同时又因为环境变化的随机性、不定向性，生物必须及时地对变化了的环境快速适应。四、 有人认为达尔文学说过时了。谈谈你的看法五、 微观进化的意义是什么？微观进化在生物进化中的意义：微观进化的实质是通过突变、选择、迁移和遗传漂变定向地改变基因频率。可见，微观进化是进化的基础，多种微观进化汇集的结果即表现为宏观进化。微观进化小进化是生物体保持连续性所必需的。生物体必须通过微观进化来适应多变的环境，使物种的基因库更加丰富。微观进化是构成生物多样性的原因之一。第七章 物种与物种的形成习题一、名词解释1、物种：是进化的单位，又是生态系统中的功能单位。是指生命存在的主要形式，体现了生物界统一性中的多样性，连续中的不连续性，不稳定中的相对稳定性。2、生殖隔离（广义的生殖隔离）：是指在自然界中生物间彼此不能自由交配或交配后不能产生正常可育后代的现象。生殖隔离机制是指生物防止杂交的生物学上的特性和机理。3、种群：也叫居群，是指生活在一定群落里的一群同种个体。（与P112的种群定义相联系。）4、亚种：是物种以下的分类单位。亚种是种内个体在地理和生态上充分隔离后所形成的群体，它有一定的形态生理、遗传特征，特别有不同的地理分布和不同的生态环境，所以也称为“地理亚种”。5、姐妹种：种与种之间在外部形态上极为相似，但相互间又有完善的生殖隔离，这样的物种关系叫做姐妹种，又称为隐种，是亚种与种之间存在的形态之一。6、非时向种：只对现在存活的生物进行分门别类，不考虑时间因素，所涉及的物种就是非时向种。7、时向种：指一个物种在其生存时间内所包含的所有生物个体。考虑时间向度，识别和区分不同物种的概念。8、量子种形成：骤变式物种形成方式（量子物种形成），种群内部分个体由于遗传因素或随机因素（基因突变或遗传漂变）相对快速地获得生殖隔离，并形成新种。二、举例说明隔离在物种形成中的作用。物种的形成一般是通过隔离实现的，因为只有隔离才能导致遗传物质交流中断，防止因基因交流而将彼此间的差异淹没，保证群体向各自方向发展，使歧化不断加深，直至新种形成。另一方面，生物学上差异造成的隔离，也是随着物种的形成而获得的。以美洲棉尾兔分布为例，在美国东部棉尾兔有8个种，而在西部多山地区则有23个种，说明在多山地理隔离在物种形成中起了重要作用。又如蚊子中至少有6个物种之间的隔离属于生态隔离，一些种生活在盐水中，另一些生活在活水中，还有一些生活在静水中。三、为什么说环境的不稳定性是物种形成的基本条件之一？因为生存环境具变化性和异质性。环境随时间的变化导致生物的适应进化，环境在空间上的异质性导致生物的分异（性状分歧），分异的结果是不同类型的生物，即物种的形成。所以说环境的不稳定性是物种形成的基本条件之一。四、以染色体畸变为例，简述物种形成的量子种形成方式。（P157）五、简述物种形成在生物进化中的意义。1、物种形成是生物对不同生存环境适应的结果。生物的不连续性使生物对环境的异质性的适应对策，物种的形成不但表示生物类型的增加，而且它还为新的生物类型提供新的进化起点。2、物种间的生殖隔离保证了生物类型的稳定性。物种的存在使生物既保持遗传的相对稳定性，又使进化不致停止，成为进化的基本途径。3、物种是生物进化的基本单位。物种具有可变性以适应环境的变化，但这只是相对的，一个物种不能永远适应变化着的环境。当环境变化的速度超出了旧物种的适应能力，旧种的灭绝就会发生，这时新的环境有待新的物种去占领。4、物种是生态系统中的功能单位。物种是生态系统中物质与能量转移和转换的环节，是维持生态系统能流、物流和信息流的关键。思考题一、随着研究的深入，物种的概念将有怎样的发展？（自己组织）二、人类活动是如何影响物种形成的？怎样才能保护物种？（P158）第八章 生物的宏观进化习题一、名词解释1、宏观进化：宏观进化研究的是种以上的高级分类群在长时间（地质时间）尺度上的变化过程。物种是宏观进化的基本单位。2、复式进化：又称为全面进化，这是一种由简单到复杂、由低等到高等的进化，是生物体形态结构、生理机能的综合地、全面地进化过程，其结果是生物体各个主要方面比原有的水平都要高级和复杂。3、表型趋异：是指后裔的平均表型相对其祖先表型的偏离。4、谱系趋异：是指一个单源群内代表不同进化方向的线系之间因种形成速率和绝灭速率的差异而造成的谱系不对称性。5、绝灭：绝灭就是物种的死亡，物种总体适合度下降到零，是种形成的负面。6、集体绝灭：指生命史上发生的大范围，高速率的物种绝灭事件，即在较短的地质时期内，一些高级分类单元所属的大部分或全部物种的消失，从而导致生物圈多样性的显著降低。7、常规绝灭：指在各个时期不断发生的绝灭，它以一定的规模经常发生，表现为各分类群中部分物种的替代。8、重演律（P180）：生物发生律也叫生物重演津，二、举例说明特化式进化的主要类型。（P164）书上找例子特化式进化的主要方式（1） 分歧（divergence , 趋异）由一个祖先物种适应于不同的环境，向着两个或两个以上方向发展的进化过程。北极熊是从棕熊发展而来的（2） 辐射(radiation)由一个祖先物种进化产生各种各样不同的新物种，以适应不同环境或生态位，从而形成一个同源的辐射状进化系统 。哺乳类在历史上发生的三次适应辐射，最后一次发生在新生代，从原始的食虫类分化出包括灵长类在内的胎盘哺乳类。（3） 趋同（convergence) 指亲缘关系较远的生物在条件相同的环境中，在同样的选择压力下，有可能产生功能相同或十分相似的形态结构，以适应相同的环境条件，这种现象称为趋同。化石爬行类中的翼龙很像哺乳类的蝙蝠，这就是生物进化中的趋同作用（4） 平行(parallelism) 指源于一个共同祖先，但后来适应不同条件产生分歧，之后又遇到了相同的条件，产生了对相似环境的相同适应。澳大利亚的鹅袋类与大陆的真兽类在形态和生活习性等方面是非常相似的，从一个共同祖先为了适应各种不同条件中，进行了平行进化三、试述渐变型式与间断平衡型式的异同点。相同点：都是以时间和表型改变量来描述物种进化的宏观进化型式。不同点：（1）在线系上，渐变型认为新种主要是通过线系进化产生，而间断平衡型式认为新种主要通过线系分支产生，古生物学中的“时间种”是不存在的。（2）渐变型认为新种的产生是一个缓慢、渐变、匀速的过程，而间断平衡型式认为新种的产生是跳跃式、快速地形成。（3）渐变型强调进化的连续性和缓慢性，而间断平衡式认为进化是跳跃与停滞相间作用。（4）渐变型认为适应进化是在自然选择作用下的线系进化，而间断平衡型式认为适应进化只能发生在种形成过程中。四、简述灭绝的生物学意义（P178）1、灭绝是生物圈在更大的时空范围内的自我调整，是生物在与环境相互作用过程中，生物不能适应环境的剧变而必然付出的代价。2、只有旧的类型不断消失，新的物种才能不断产生。灭绝推动了生物的进化。3、灭绝给人类敲响了警钟思考题一、你是如何理解进化的不平衡性的？（P168）镶嵌进化(mosaic evolution)镶嵌进化是指进化过程中生物体性状的各个部分独自地进行变化。镶嵌进化是由于生物在身体构造、机能等方面的发展、进化不平衡引起的。生物进化速度的不平衡A. 低速进化 B. 中速进化C. 高速进化（有袋类5千万年 ）（人类的进化200-300万年 ）二、通过本章的学习，请你谈一谈保护野生动植物资源的必要性。（自己组织）通过进化的不可逆性，谈一谈保护野生动植物资源的必要性。生物进化，从总的说来是不可逆的。已经演变的物种不可能回复祖型；已经灭亡的种类，不能再重新出现。也就是说，不论是前进的进化，或是减退的进化，凡进化了的生物，就不会复原了。这是一个规律性的现象。古生物学的材料证明，生物进化是不可逆的。由爬行类进化成的鸟类，不可能重新变成爬行动物；同样，人类的祖先是猿类，猿类的祖先是猴类，人类可否回到猿类甚至猴类的时代呢?绝对不可能。必要性：三、试述微观进化与宏观进化的关系（P179）微观进化过程是宏观进化现象的基础，微观进化过程在一定程度上可以解释宏观进化现象，不存在与微观进化无关的独立的宏观进化过程。微观进化的速率有快有慢，在一定情况下，微观进化速率也会很快。说明在一定条件下，微观进化和宏观进化是统一的，微观进化通过选择、隔离分化同样可以导致高速率的进化。 微观进化与宏观进化是不同层次上的进化，二者是相互关联的。第九章 生物遗传系统的进化习题一、名词解释1、选择性剪接：指从一个基因转录出来的RNA前提，通过不同的剪接方式形成不同的成熟mRNA，产生不同的蛋白质。2、基因共享：是基因及其产物虽然在进化中没有变化，但却在保持原有功能的情况下，又被用于生命体系的其他方面，也就是说获得了多种功能。3、基因延长：是通过基因内部重复等而造成的基因长度增加，它是简单基因进化为复杂基因的一种重要途径。4、外显子改组：对于有内含子的断裂基因来说，内含子的重组可使外显子在不同基因之间进行交换组合，这种交换组合就是外显子改组。5、基因组倍增：是指基因组进行整体扩增，复制出一个或多个拷贝的现象。6、致同进化：即一个基因家族的成员通过遗传上的相互作用，使得所有成员可以作为一个整体一起进化。7、基因转换：是两序列通过相互作用，其中一序列被另一序列转变，机制包括同源重组过程中错配修复的不对等，或在DNA缺口修复石，以另一序列的部分区域作为模板进行修复。8、假基因：是基因组中与某一功能基因的序列高度同源但却没有功能的DNA片段。9、蛋白质组：一个基因组所表达的蛋白质，是一个动态的概念，本身也是一个动态的实体。10、基因水平转移：指遗传物质在不同物种基因组之间的转移，为水平转移。11、结构域：是指蛋白质亚基结构中明显分开的紧密球状结构区域，又称为辖区12、进化基因组学：研究生物进化过程中基因组的动态变化和基因的变异，揭示生物类群的亲缘关系和进化规律的学科。二、染色体的进化有什么方式和途径？1. 染色体数目进化1 基本染色体组整倍的增减，形成整倍体。2 染色体组内个别染色体的增减，使细胞内染色体的数目不成基数的完整倍数，导致非整倍体的产生。2. 染色体结构进化1 缺失2 重复3 倒位4 易位3. 染色体功能进化随着有性生殖在进化中的出现，在很多生物的性别决定上就产生了染色体功能的分化，即产生了与性别有关的性染色体和与性别无关或关系不大的常染色体。性染色体是逐渐从一对原始的同源染色体分化而来。三、简述原核基因组与真核基因组的结构差异（P194）四、基因家族的进化有什么特点和机制？基因家族中各个成员之间存在着“致同简化”，即一个基因家族的成员通过遗传上的相互作用，使得所有成员可以作为一个整体一起进化。致同简化的机制主要有不等交换和基因转化。不等交换可以在种系细胞有丝分裂中的姐妹染色单体之间发生，或在减数分裂中的同源染色体之间发生，结果使得其中一条染色体（或染色单体）发生重复而另一条发生缺失。基因转换时两序列通过相互作用，其中一序列被另一序列转变，即在复制的过程中，除了以自身作为模板外，还以另一序列的部分区域作为模板进行复制。五、从进化的角度看，转座有什么生物学意义？（P198）六、 对基因组进化的研究主要有哪些方面？（P200）思考题一、为什么基因重复有可能产生新基因？基因内部重复能造成基因延长，往往可以增强有关基因的功能或增加基因的复杂性。基因的重复产生了额外的拷贝，因此只要其中一个拷贝能保持原功能，额外的拷贝就可以比较随意地变化，从而有可能获得新功能，导致新基因的出现。二、对于内含子的起源，现有什么假说？你认为哪一种假说更具有说服力？1、内含子的起源主要有“后起源”和“先起源”两种观点。2、“后起源”观点认为，内含子都是作为间隔序列，插入到连续编码的基因序列中形成的，内含子在较高级的功能基因出现之后，或在真核生物出现之后才产生。3、“先起源”观点则认为，早期的内含子具有自我催化、自我复制等能力，因此它们是原始基因和基因组的组织与复制必不可少的。内含子在原始基因组中就已存在，现代的内含子则是一类进化的遗迹。4、你认为哪一种假说更具有说服力？请开动自己的思维咯三、为什么在有些蛋白质分子之间会存在着序列的协同进化？不同蛋白质分子之间的协同进化，主要是因为具有相互作用的蛋白质分子之间存在着功能上的相互制约。只有于此匹配的突变才能保持这种相互作用，从而得以在进化中保持下来；若只有一方发生变异而另一方没有相应的变化，就会影响或导致丧失相互作用的功能而被淘汰。四、如何研究基因和基因组的起源与进化？（P200）第十章 分子进化和分子系统学习题一、名词解释：1、分子系统树：通过比较现在同一同源分子在不同生物间的差异以及其他信息来推断生物大分子的进化史，以此建立的系统树，称为分子系统树。2、分子钟：是利用已知的分子系统学数据和古生物数据建立的表示分子进化变化量与进化时间之间关系的通用曲线。3、中性突变：不影响蛋白质功能的突变，也即既无利也无害的突变，如同工突变和同义突变。4、分子进化：分子进化即生物进化过程中蛋白质和核酸分子结构的变化以及这些变化与生物进化的关系二、中性突变理论的具体内容有哪些？（建议参考下面材料组织语言）主要观点是分子水平上的进化大都不是通过达尔文的自然选择，而是由选择中性或近中性突变基因的随即固定实现的。其本质是分子突变从严格意义上讲是选择中性的，即对生物本身来讲既无利也无害，他的命运几乎取决于遗传上的随机固定，所以在分子进化的过程中，突变压和随机固定起着重要作用。详见P213【关于中心突变理论的理解：遗传突变多为中性突变，即对生物体无利也无害，所产生的突变由于群体内个体的随即交配以及突变基因随同一些基因型固定下来或消失不见（随机漂变的作用），新种的产生不是由微小的长期有利变异积累而成，而是由那些无适应性、无好坏利害之分的中性突变累积而成。它在理论上与达尔文的自然选择并不冲突，前者是揭示了分子水平（微观）的进化规律，后者揭示了表型、种群进化（宏观）的规律，可以说中心突变理论是达尔文的进化学说的补充和发展。】三、简述分子系统树建立的方法1、获得不同生物同源生物大分子间的差异数据。（分歧时间长进化速率相对较慢的生物大分子；分歧时间短进化快的分子）2、比较各物种之间同源生物大分子的差异。（差异：同源位置上不同（置换），空缺或插入）3、给出具体的分歧时间。四、简述中性突变理论的贡献（P215）思考题一、 论述分子进化恒定性的相对性（P211）二、 有人说中性突变理论是对达尔文进化理论的否定，你的看法怎样，为什么？（P213）第十一章 人类的起源与进化习题一、 名词解释1、自然人：就是生物学概念的人，人类同样是一个生物物种，与其他物种无本质区别。2、社会人：人具有社会属性，能创造文化，建立文化系统个别的人在社会文化系统中通过各种途径获得该系统积累的文化信息，成为社会文化系统中的成员，一旦脱离社会，就会失去社会属性。3、南方古猿：最早的人科成员，能用双脚直立行走，带有一些似猿的特征，弯曲的指骨，突出的犬齿和小脑颅。4、直立人：直立人化石广泛分布于非洲、亚洲和欧洲。直立人还主要包括蓝田人、巫山人、元谋人5、现代人：现代人是新石器 (第四纪全新世, 1万年前)以后的人类.6、文化进化：指人类社会的文化系统(包含生产方式和上层建筑）随时间而变更的过程。7、迁徙说（P238）：8、系统说（P238）：二、 人类起源发展经历了那几个阶段？（P231）人类起源发展的四个阶段南方古猿能人或早期猿人(100万年250万年前直立人或晚期猿人 (20万年200万年前)智人(3. 5万年28万年前)三、 人种形成的主要因素有哪些？生产、选择、隔离、迁徒、人种混杂。人种形成的主要因素人种形成是一个很复杂的过程，往往受到多种因素的制约，其中起决定性作用的是生产，以及与此密切有关的选择、隔离、迁徒、人种混杂等等。生产：人类社会的生产(包括工具的生产和人类自身的生产)和受其制约的社会制度；文化水平等对人类体质的形成起着主导的作用。 选择：人种的肤色、发形等与选择的作用关系极大 隔离：人种的分化与隔离作用有很大的关系。如高山、深谷、 河流、沙漠等天然的障碍，使这一区域的人和另一区域的人断绝了往来，长时期在不同的自然条件下生活，发生了种族上的分化 迁徒：人种的形成与迁徒也是分不开的，许多人种在形成过程中都有过迁徒的历史。迁徒有利于扩大和改善人类的生存条件，有利于不同人种的交往和混杂人种混杂：人种混杂也是影响种族发展的重要因素之一。四、试述人类的生物学进化与文化进化的特征及关系？（P240）生物学进化与文化进化的特征生物进化：指生物个体和种群的遗传组成和与之相关联的表型特征的世代改变。文化进化：指人类社会的文化系统(包含生产方式和上层建筑）随时间而变更的过程。关系：人类的文化进化建立在生物学进化的基础上，生物学进化达到一定的阶段，才产生和创造出文化，才可能有文化进化。文化是靠一种符号系统和习俗等表达和传递的。只有人类才具有创造文化的能力，建立由社会组织、语言、文字、习俗、教育诸要素构成的文化系统。 文化创造也是一种行为，而人类行为也是一种生物学特征，有遗传的基础。因此，人类的文化进化也可以看作是人类创造文化的复杂行为的进化。 （l）进化系统内部必须有变化或变异，为系统的进化提供“材料”。（2）进化系统内的变化或变异必须以某种形式存储、传递和延续，才能完成进化过程。（3）进化的动因和进化方向的控制。 生物系统的进化中，自然选择是主要的进化动因；自然选择也有导向作用。在某些情况下，人类有意识、有目的地干预或控制某些生物的进化方向。 在文化系统的进化中，人的知识积累、发明和创造活动不断提高生产力水平，生产力的发展是文化进化的主要动因。文化系统内部或系统间的斗争或竞争也是文化进化的重要动因。（4）就人类的生物学进化而言，进化的结果是生物改变自身结构、机能和习性使之适应生存环境。人类文化进化的结果是改变自然环境使之适合人类自身的需要。两种进化过程都使人类更加适应环境。 （5）生物学进化是极缓慢的过程，而文化进化在达到适应的目的方面要快速得多。如，进化出翅膀的时间以百万年计，但人类创造发明飞机只经历了2000年（从风筝发明算起）。自然界从未进化出轮子，而人类文明的早期就发明了轮车。（6）隔离对于生物进化和文化进化有相似影响。隔离降低生物种群间的基因交流，导致物种分歧和新种形成，增大物种的多样性。文化系统间的隔离会降低或减弱文化交流，导致文化的多样化。不论是生物学还是文化进化，隔离都会降低其进化速度。人类的生物学进化与人类的文化进化是相互作用、相互影响的。人类的文化创造活动是依靠思维、劳动、语言三个基本能力，而人类的思维器官（脑）、劳动器官（手）和语言器官（声带）等则是生物学进化的结果。另一方面，人类的文化又反作用于人类的生物学进化。思考题一、试从生物进化看人