进化生物学总结.doc

进化生物学名词解释1. 进化生物学：研究生物进化的科学，不仅研究研究进化的过程、原因、机制、速度和方向，还研究物种的形成和绝灭、系统发生以及适应性的起源的一门学科。2. 生物重演律：生物在个体发育中迅速重演其祖先的主要演化阶段。即个体发育是系统发育史的简单而迅速的重演。 3. 生物表型的进化：相对于细胞水平和分子水平而提出的，包括形态、行为、生理功能三个方面的进化。表型进化是以分子进化为基础的,其本质还是基因频率的变异。4. 进化稳定对策（ESS）：是基于最适理论提出的，用于解释动物的各种行为对策的一种理论。是一种混合对策，是经过长期进化检验的、最稳定的、而且最少受到其他可选对策的干扰。5. 内共生起源学说：真核细胞的线粒体和质粒来源于共生的真细菌，运动器来自于共生的螺旋体类真细菌，它们最早被原始真核细胞吞噬进细胞内，与宿主进行长期共生，进而演化为重要的细胞器。6. 平衡性选择：又称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在群体若干世代中的比例保持平衡的现象。这种选择常导致群体中存在两种或两种以上不同类型个体，从而维持遗传学多样性。7. 遗传漂变：指的是由于种群太小引起的基因频率随机增减甚至丢失的现象又称为赖特效应，是生物进化的一种重要机制。8. 正态化选择：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的稳定性，又称稳定性选择。9. 前进性选择：自然选择最基本的一种类型，包括单向性选择和分歧性选择。前者使生物类型通过淘汰一种极端而保留另一极端的变异，后者把一个群体中极端变异按不同方向保留下来而减少中间常态性。10. 量子种：骤变式物种形成方式，种群内部分个体由于遗传因素（基因突变、遗传漂变）相对快速地获得生殖隔离，并形成的新物种。11. 渐变种：以缓慢的方式形成新的物种，同时具备较完整的中间过程。达尔文认为这是物种形成的主要方式。12. 中性突变：不影响蛋白质功能的突变，既无利也无害的突变，如同工突变和同义突变。13. 分子进化树：通过比较同一同源分子在不同生物间的差异及其他相关信息，来推测生物大分子的进化史，以此建立的系统树，称为分子进化树。14. 同义替代：沉默替代，DNA序列突变后产生的密码子仍编码同一种氨基酸。15. 非同义替代：DNA序列突变后产生的密码子编码的氨基酸发生了改变。16. 直系同源：不同物种之间的某一部分具有的同源性，不是整个物种之间的对比，只是其中的某些基因序列，例如：蛋白质的同源性、DNA的同源性。17. 旁系同源：一些物种中来源于基因复制的蛋白，可能进化出新的与原来相关的功能。用来描述在同一物种内由于基因复制而分离的同源基因，旁系同源常见于同一物种，但也不是绝对如此。18. 生态位：也称生态龛位、生态位置、生态灶等。物种所要求的生活环境和它的生活习性、行为特征以及跟外界的关系等几个方面的综合境况称为生态位。19. 协同进化：也叫共同进化，是生物与生物、生物与环境之间在进化过程中的某种依存关系。简答题1 生命起源的主要阶段1) 由无机小分子生成有机小分子2) 由有机小分子生成生物大分子3) 有生物大分子组成多分子体系4) 由多分子体系发展成原的生命2 通信讯号的起源以及其在农业生产中的应用1) 通信信号的起源：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。）2） 通讯信号在农业生产中的应用：在农业生产中已经成功地利用通讯系统进行害虫的诱杀。Eg.在果园中设置糖醋盆来诱杀桃小食虫、苹果小食虫；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；在稻田设置荧光灯诱杀飞蛾。3 内共生起源的合理性及其不足合理性： 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。4 生物微观进化在生物进化中的意义1、它是通过基因频率的变化积累产生的，累积的结果导致种内分化，是渐进式进化的基础。经过长期的选择，微小变异的积累，导致形成新的种或亚种。2、微观进化是生物体保持其连续性所必须的, 生物体必须通过微观进化来适应多变的环境。3、微观进化使物种的基因库更加丰富。5 宏观进化与微观进化的区别与联系区别： 进化层次不同：微观进化只能在物种范围内进行，对于整个生命史来说，具有决定意义是宏观进化。微观进化指小进化，即种内的个体和种群层次上的进化，宏观进化指大进化，即种和种以上分类群的进化。联系: 1、微观进化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现象，不存在两者无关的、独立的进化过程； 2、微观进化可以通过选择、隔离分化而导致高速率的进化，在一定条件下雨宏观进化相统一； 3、微观进化的低层次积累通过自然选择改变了生物进化的方向和速度，在宏观上表现出来。微观进化和宏观进化共同完成生物圈的进化历程。6 物种形成的主要环节1.可遗传的变异是物种形成的原材料 基因突变和染色体畸变等遗传物质改变所造成的可遗传的变异为物种的形成提供原材料。突变是随机发生的，这种随机突变在外界条件的影响下，在群体内非随机地积累与储存，从而使群体发生分化。2.选择影响物种形成的方向 环境条件会使某些基因型体现出优势，从而发生方向性选择3.隔离是物种形成的必要条件 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。 隔离（主要是生殖隔离）是物种形成的重要标志。7 渐变型式与间断平衡式的异同点相同点： 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。（5）渐进式演化量小且不明显，间断平衡式大且呈折线形式。8 什么是假基因，及其产生途径？假基因：指基因组中与某一功能基因的序列高度同源，但没有功能的DNA片段。 产生的途径 ：A、基因重复B、已存在的假基因重复，产生更多的假基因C、反转录转座：功能基因通过先转录成RNA片段再反转录成DNA片段，后插入到基因组中，产生基因拷贝，但会由于结构突变或丢失调控元件而失去功能而成为假基因。9 什么是基因家族，它的进化机制和特点1）基因家族：来源相同、结构相似、功能相关的基因组成为单一的基因簇或称基因家族。2）机制：基因家族中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。主要有不等交换和基因转换： 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。3） 特点： 在基因家族的致同进化中，基因转换比不等交换更具优越性： 基因转换不改变基因家族中基因数目 基因转换适于串联重复和散布式的基因 基因转换在方向上更有利于作为一个整体一起进化10 系统发育树构建方法（括号中为所用软件）1. 最大简约法(PAUP、MEGA、PHYLIP)根据信息位点提供的各序列间的替换情况，在所有可能的树中筛选含最小替换数的树的方法。2. 距离法（之邻接法（PAUP、MEGA、PHYLIP软件） 首先通过各个物种之间的比较，根据一定的假设推导得出分类群之间的进化距离，构建一个进化距离矩阵。再分别依次将序列合并聚类，构建进化树。由进化距离构建进化树的方法常见有：FM法、邻接法、邻居关系法等。3. 最大似然性(PAML、PAUP、PHYLIP)选取一个特定的替代模型来分析给定的一组序列数据，使得获得的每一个拓扑结构的似然率都为最大值，然后再挑出其中似然率最大的拓扑结构作为最优树；在最大似然法的分析中，所考虑的参数并不是拓扑结构而是每个拓扑结构的枝长，并对似然率求最大值来估计枝长；4. 贝叶斯推断 (BAMBE、MrBayes)11 现代人类起源的两种学说 1）多祖论与系统说： 认为并不存在单一的发源地，现代人种是土生土长的，是由当地的直立人亚种逐渐演化而成，即现代人的起源是多中心的。 依据是许多不同地区的现代人种群具有不同的解剖特征，而他们和该地区化石人类有明显的遗传联系。2）单祖论与迁徙说 认为现代人类起源于距今20万年前生活在非洲地区的女性。其后代中有一部分在大约13万年前走出非洲，迁移到亚洲和欧洲。这些新移民后来完全取代了当地土著人种，并发展成现代人种。 依据是根据对不同族裔妇女胎盘线粒体DNA的类型建立起一个人类谱系模型，研究结果从分子遗传学角度对单祖论提供了有力的支持。单祖论：各人种均属同一物种，共同起源，来自一种古猿。迁徙说：各人种由一个在非洲进化为具有现代人形态的人群向外迁徙，代替各地原有人群形成。12 生态系统进化的动力是什么？（1）环境的变迁（灾变） 1 元古代中期氧化大气圈的出现: 由原核细胞向真核细胞的进化过渡。2 元古代晚期大气圈进一步氧化、全球性降温和海平面变化: 原核生物衰落和多细胞动植物出现。3 二叠纪末、三叠纪末和白垩纪末的环境与生物的巨变: 带来面貌截然不同的新生态系统的建立。（2）新物种的出现（替代） a. 新物种的形成，会引起包括生态位、竞争关系、食物链、网等一系列生态关系的变化，进而引起生态系统结构与功能的变化。b. 总结：环境变迁和新物种的出现打破原有生态系统的稳定，且不再恢复到原来状态。环境变迁和生物物种的大规模替代往往是相伴发生的，其结果是生态系统的大改变。论述题简述利他行为的生物学意义及其进化机制生物学意义： 利他行为在给行为表达者带来眼前的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应度。 利他行为给行为接受者带来的直接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）。机制：英国科学家认为机制主要是亲缘选择和互惠利他。亲缘选择：在行为实行后，群体中某基因出现频率的变化取决于供体和受体之间的的亲缘系数，亦即取决于供体和受体具有遗传关系的个体中同源基因的平均份额。有助于行为的提供者基因的传递。互惠利他：如狒狒只帮助那些能够回报的个体，同时引起这类利他行为的基因的出现频率也可能增加。如何理解进化的不平衡性并举例说明1. 进化不平衡引起进化过程中生物体性状的各个部分独自地进行变化，由于生物在身体构造、机能等方面的发展引起镶嵌进化。Eg. 在鸟类和哺乳类的发展过程中，作为鸟类的特征的翅膀和羽毛、轻巧坚实的骨骼、恒温等，和作为哺乳类特征的颌骨成分和关节方式、毛发、恒温、乳腺等，也都是在不同的时间分别形成的，而并不是一次产生或同时完成的。2. 根据进化速度的不平衡性可分为:低速进化:已有5亿年历史的海豆芽，活化石水杉、银杏、鸭嘴兽、大熊猫等；中速进化：已有6千万年的历史的马；高速进化：如果每1, 000代产生一个新种，就可为高速进化。如：有袋类5千万年、人类的进化200-300万年。影响进化速度的因素1.生物自身因素的影响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。（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。从进化的角度来看，转座有什么生物学意义