動(dòng)物的遺傳和進(jìn)化.pptVIP

第五章 動(dòng)物的遺傳和進(jìn)化,地球的生命史 生命在地球上出現(xiàn)已經(jīng)38億年，期間絕滅的物種占物種總和的99.999% 大繁榮適應(yīng)輻射 大蕭條大絕滅 生命史中的進(jìn)化事件 （圖表002）,生命史的幾個(gè)階段 前生命的化學(xué)進(jìn)化階段 （1）氨基酸、核苷酸等有機(jī)分子的非生物合成和積累；（Miller模擬實(shí)驗(yàn)） （2）有機(jī)單體分子在非生物體系中聚合成核酸、脂類、蛋白質(zhì)等生物大分子； （3）生物大分子整合成為具簡(jiǎn)單生命特征的原球體（protobionts）；（微球體004、團(tuán)聚體、為球體脂球體） (4)形成代謝與遺傳體系，進(jìn)化出原核細(xì)胞；,生物學(xué)進(jìn)化階段 異養(yǎng)細(xì)胞出現(xiàn)：地球無(wú)氧氣，行無(wú)氧呼吸（糖解酵？ ）直接消耗外部有機(jī)分子，并獲得能量。 自養(yǎng)細(xì)胞出現(xiàn)：含卟啉類化合物，行光化學(xué)反應(yīng)，將無(wú)機(jī)物變成有機(jī)物，同時(shí)產(chǎn)生ATP,（前寒武紀(jì)藍(lán)細(xì)菌化石，疊層石005） 地球出現(xiàn)氧、臭氧層 文化進(jìn)化與生物學(xué)進(jìn)化階段,達(dá)爾文的進(jìn)化論及各種進(jìn)化學(xué)說 達(dá)爾文的進(jìn)化論及其意義 科學(xué)家用這把利劍(進(jìn)化論)斬?cái)嗔藷o(wú)知、迷信和傲慢這些束縛人類對(duì)億萬(wàn)年來(lái)的生命的了解的鐐銬。 物種起源的出版之日被自然科學(xué)史家視為自然科學(xué)的獨(dú)立日。達(dá)爾文完成了千百年來(lái)唯物主義哲學(xué)家和思想家未能完成的思想革命，毫不留情的把上帝從科學(xué)領(lǐng)域驅(qū)逐出去。,達(dá)爾文進(jìn)化學(xué)說形成的四個(gè)階段： (1)1836年10月(達(dá)爾文結(jié)束環(huán)球考察)以前： 自然神學(xué)自然觀時(shí)期; (2)1836年10月至 1838年9月： 由自然神學(xué)自然觀向演變論自然觀轉(zhuǎn)變; (3)1838年10月(馬爾薩斯人口論)到1844年： 自然選擇理論形成時(shí)期； (4)1844年至1858年： 自然選擇理論發(fā)展為完整的進(jìn)化理論； （環(huán)球路線006）,達(dá)爾文進(jìn)化學(xué)說的內(nèi)容 核心是自然選擇學(xué)說（theory of natural selection），綜合前人觀點(diǎn)。 變異和遺傳 一切生物都能發(fā)生變異，一部分能夠遺傳給后代 自然選擇 生物產(chǎn)生后代的數(shù)目要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于可能存活的個(gè)體數(shù)目（繁殖過剩），只有具適應(yīng)環(huán)境條件的有利變異的個(gè)體有較大的生存機(jī)會(huì)并繁殖后代，使有利變異可以世代積累，不利變異被淘汰。,性狀分歧、種形成、絕滅和系統(tǒng)樹 同種內(nèi)個(gè)體間在結(jié)構(gòu)習(xí)性上愈是歧異，愈有利適應(yīng)不同環(huán)境繁育更多后代 分布更廣歧異愈大 變種、亞種，乃至新種。 地理隔離對(duì)性狀分歧和新種形成的促進(jìn)作用 空間、食物等有限，自然選擇與生存斗爭(zhēng)的結(jié)果使優(yōu)越類型個(gè)體數(shù)目增加，不優(yōu)越的類型個(gè)體數(shù)目減少到一定程度就發(fā)生絕滅。 性狀分歧、新種產(chǎn)生和中間類型的絕滅 種間差異擴(kuò)大 系統(tǒng)樹（相近種歸于一屬，相近屬歸于一科，相近科歸于一目，相近目歸于一綱時(shí)間和空間）。,達(dá)爾文后進(jìn)化理論的發(fā)展 達(dá)爾文學(xué)說的第一次大修正 A.Weismann的“新達(dá)爾文主義” 主要是清除（過濾）了達(dá)爾文進(jìn)化論中除了“自然選擇”以外的龐雜內(nèi)容，如拉馬克的“獲得性狀遺傳”、布豐的“環(huán)境直接作用”等，強(qiáng)調(diào)“自然選擇”原理是達(dá)爾文學(xué)說的核心。,達(dá)爾文學(xué)說的第二次大修正 “現(xiàn)代綜合論”(the modern synthesis)： 是由遺傳學(xué)家、生物系統(tǒng)學(xué)家、古生物學(xué)家等綜合了生物學(xué)各學(xué)科的成就和多種進(jìn)化因素而建立的現(xiàn)代進(jìn)化理論。主要是對(duì)“自然選擇”學(xué)說本身以及相關(guān)概念（如適應(yīng)概念、物種概念）所作的修正。,達(dá)爾文學(xué)說的第三次大修正 古生物學(xué) 大進(jìn)化的規(guī)律、進(jìn)化速度和趨勢(shì)、種形成和滅絕。 分子生物學(xué) 生物大分子的進(jìn)化規(guī)律、基因內(nèi)部的負(fù)載結(jié)構(gòu)。 1 大進(jìn)化過程非“勻速”和“漸變”，而是“快速進(jìn)化”和“進(jìn)化停滯”相間的。 2 大進(jìn)化與分子進(jìn)化的隨機(jī)性，自然選擇并非總是進(jìn)化的主因素。 3 遺傳系統(tǒng)本身具有某種進(jìn)化功能，進(jìn)化過程本身可能具有內(nèi)因的“驅(qū)動(dòng)”和“導(dǎo)向”。,進(jìn)化學(xué)說的主題 動(dòng)力 拉馬克主義和活力論者認(rèn)為生物內(nèi)部的“意志”或“活力”驅(qū)動(dòng)生物進(jìn)化。達(dá)爾文以后的“突變論”者和某些現(xiàn)代遺傳學(xué)家認(rèn)為生物本身的遺傳機(jī)制是推動(dòng)進(jìn)化的主要因素。達(dá)爾文學(xué)說和現(xiàn)代綜合論認(rèn)為進(jìn)化的動(dòng)力來(lái)自生物的內(nèi)在因素(即突變)與環(huán)境選擇作用相結(jié)合。,方向 定向的？ 適應(yīng)局部環(huán)境的？ 隨機(jī)的、偶然的、無(wú)向的？ 有方向，不可逆的？ （圖00）,速度 漸變的，基本均速的 達(dá)爾文學(xué)說，現(xiàn)代綜合論 條約的，不勻速的 斷續(xù)平衡論，新災(zāi)變論 恒定的 分子進(jìn)化中性論,分子進(jìn)化中性論 基于對(duì)蛋白質(zhì)和核酸分子的進(jìn)化改變(表現(xiàn)為蛋白質(zhì)分子中的氨基酸替換和DNA分子中的堿基替換)的比較研究。 顯著特點(diǎn)： 進(jìn)化速率相對(duì)恒定 進(jìn)化的保守性,生物大分子進(jìn)化速率相對(duì)恒定： 以核酸和蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變，即分子序列中核苷酸或氨基酸的替換數(shù)作為進(jìn)化改變量的測(cè)度，進(jìn)化時(shí)間一年為單位，則生物大分子隨時(shí)間改變率幾乎是恒定的。 （比較不同物種同源大分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)計(jì)算）,分子進(jìn)化速率（氨基酸或核苷酸每個(gè)位點(diǎn)每年的替換數(shù)） ： K=d / 2tN K：進(jìn)化速率 d：氨基酸或核苷酸替換數(shù) N：大分子氨基酸或核苷酸總數(shù) t：大分子發(fā)生分異的時(shí)間（2t為進(jìn)化時(shí)間， 是分異時(shí)間的2倍）,生物大分子進(jìn)化的“保守性”： 功能重要的大分子或大分子的局部在進(jìn)化速率上明顯低于功能不重要的大分子或大分子局部。 生物大分子進(jìn)化的保守性說明大分子進(jìn)化并非完全隨機(jī)的。 一些研究資料表明：生物大分子進(jìn)化中一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變（替換）只與進(jìn)化經(jīng)歷的時(shí)間相關(guān)，而與表型進(jìn)化速率不相關(guān)。如：杰克遜港鯊。,不同生物大分子的進(jìn)化速率,遺傳密碼的通用性表明： 自然界所有生命形式都是相互關(guān)聯(lián)的。親緣關(guān)系越是相近的物種，他們的DNA或蛋白質(zhì)大分子越是相似，反之差別就大。 （圖010同種蛋白的氨基酸序列分析）,新災(zāi)變說 1977年Fisher 和Arthur首先提出。認(rèn)為集群絕滅具有周期性，否定生命史上各集群絕滅是由不同復(fù)雜原因引起的偶發(fā)性事件的說法，認(rèn)為集群絕滅可能是由單一因素應(yīng)起的，并且絕滅機(jī)制也大致相同。 集群絕滅的周期性還沒有得到證實(shí),小進(jìn)化 小進(jìn)化的單位 種內(nèi)個(gè)體、種群 小進(jìn)化的主要因素 基因突變 遷出和遷入 自然選擇 自然選擇的作用 19世紀(jì)英國(guó)黑化蛾 加拉帕各司群島地雀（圖008）,大進(jìn)化 大進(jìn)化的單位 種和種以上類群 物種是基本單位 漸進(jìn)種 量子種,大進(jìn)化的形式 輻射（適應(yīng)輻射） 單源群 趨同 不同單源群 平行 同一或不同單源群同向進(jìn)化 （009大進(jìn)化形式圖） 漸變形式與斷續(xù)平衡形式,人類起源與進(jìn)化 分類系統(tǒng)： 哺乳動(dòng)物綱 靈長(zhǎng)目 人猿超科 人科 人屬 智人種,哺乳動(dòng)物綱 靈長(zhǎng)目 人猿超科 長(zhǎng)臂猿科 大猿科 人科 長(zhǎng)臂猿 猩猩 大猩猩 黑猩猩 人屬 人 智 人 科 人 屬 化 化 石 石,小 結(jié) 地球生命史分為：化學(xué)進(jìn)化、生物進(jìn)化、文化進(jìn)化與生物進(jìn)化三個(gè)階段。達(dá)爾文進(jìn)化學(xué)說的主要內(nèi)容；三次大修正；進(jìn)化的主題；分子進(jìn)化中性論；小進(jìn)化和大進(jìn)化。 人類在自然分類系統(tǒng)中的地位，人類的形態(tài)學(xué)特征及人類的生物進(jìn)