第十二章生物的起源与进化下课件.ppt
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- 第十二 生物 起源 进化 下课
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1、 进化含有进化含有连续变化连续变化的意思,而这种变化又带的意思,而这种变化又带有定向的成分,进化即朝一定方向变化的趋势。有定向的成分,进化即朝一定方向变化的趋势。 生物从共同祖先由低级到高级,由简单到复生物从共同祖先由低级到高级,由简单到复杂逐步分化演变的过程叫杂逐步分化演变的过程叫进化(进化(evolution)evolution)。一一. .生物进化的证据生物进化的证据1.1.古生物进化的证据古生物进化的证据化石化石 化石是古代埋藏在地层中的动、植物遗迹。化石是古代埋藏在地层中的动、植物遗迹。 如:石化的躯体、躯体印痕、足迹、如:石化的躯体、躯体印痕、足迹、排遗物粪便等。排遗物粪便等。 琥
2、珀琥珀和和深冻猛犸深冻猛犸与与化石化石一样,也是研一样,也是研究生物进化的好材料。究生物进化的好材料。同位素衰变同位素衰变 同位素具有一定的同位素具有一定的衰变速度衰变速度,并且这个速,并且这个速度不受环境条件(如气候)的影响。利用这一度不受环境条件(如气候)的影响。利用这一特点,就可以比较准确地计算出各新、老地层特点,就可以比较准确地计算出各新、老地层和化石的年龄。和化石的年龄。 各种同位素的衰变速度都是用各种同位素的衰变速度都是用半衰期半衰期(half-life)half-life)来计算的,半衰期是指一个样来计算的,半衰期是指一个样品中某一同位素原子衰变品中某一同位素原子衰变一半一半所需
3、要的时间。所需要的时间。 同位素同位素衰变 半衰期 适用范围适用范围87铷87锶 490 亿年 1 亿年232釷208铅 140 亿年 2 亿年238铀206铅 45 亿年 1 亿年40钾40氩 13 亿年 1 亿年235铀207铅 7亿 年 10 万年14碳14氮 5730 年 6 万年2.2.比较解剖学证据比较解剖学证据同源器官同源器官 homologue organhomologue organ 是指具有不同的功能和外部形态,但却有相是指具有不同的功能和外部形态,但却有相同的基本结构的器官。同的基本结构的器官。 如:蝾螈和鳄的前肢;鸟类的翅和哺乳类如:蝾螈和鳄的前肢;鸟类的翅和哺乳类 的
4、前肢以及人的手臂。的前肢以及人的手臂。 同源器官在构造及发育上的一致性说明这些动同源器官在构造及发育上的一致性说明这些动物起源于共同的祖先,具有相似的遗传基础。物起源于共同的祖先,具有相似的遗传基础。 1 1肱骨;肱骨;2 2尺骨和桡骨;尺骨和桡骨;3 3腕骨和掌骨;腕骨和掌骨;4 4指骨指骨痕迹器官痕迹器官 trace organtrace organ 是指生物体内仍然保存着的,但功能是指生物体内仍然保存着的,但功能不大的器官。不大的器官。 如:人的阑尾、犬齿;男性的乳房等。如:人的阑尾、犬齿;男性的乳房等。3.3.胚胎学证据胚胎学证据 从鱼类、两栖类、爬行类、鸟类到哺乳类从鱼类、两栖类、爬
5、行类、鸟类到哺乳类和人,它们的早期胚胎很相似,都具有和人,它们的早期胚胎很相似,都具有鳃裂和鳃裂和尾尾。这说明脊椎动物也具有共同的祖先,它们。这说明脊椎动物也具有共同的祖先,它们均来自用鳃呼吸、有尾的水栖动物祖先,而均来自用鳃呼吸、有尾的水栖动物祖先,而人人类则是从有尾的动物发展而来的。类则是从有尾的动物发展而来的。4.4.分子生物学证据分子生物学证据细胞色素细胞色素C C 细胞色素细胞色素C C是一个具有是一个具有104112104112个氨基酸的个氨基酸的多肽分子多肽分子,从进化上看,它是很保守的分子。不,从进化上看,它是很保守的分子。不同生物的细胞色素同生物的细胞色素C C中中氨基酸的组
6、成和顺序氨基酸的组成和顺序反映反映了这些生物之间的亲缘关系。了这些生物之间的亲缘关系。 根据细胞色素根据细胞色素C C分子中氨基酸顺序的差异,分子中氨基酸顺序的差异,可以得知这一分子的可以得知这一分子的基因核苷酸顺序基因核苷酸顺序的差异,依的差异,依此也同样反映出不同生物之间的亲缘关系。此也同样反映出不同生物之间的亲缘关系。 16S rRNA 通过比较真核细胞通过比较真核细胞 rRNArRNA的核苷酸顺序的核苷酸顺序和和“真细菌真细菌”、“古细菌古细菌”的的 rRNArRNA核苷酸顺核苷酸顺序,序,发现它们之间截然不同,表明真核细胞不发现它们之间截然不同,表明真核细胞不是来自原核细胞,而是远在
7、原核细胞生成是来自原核细胞,而是远在原核细胞生成之前,真核细胞就已和原核细胞分开而成之前,真核细胞就已和原核细胞分开而成独立的一支,即独立的一支,即“早真核生物早真核生物”,它才是现,它才是现代真核生物的始祖。代真核生物的始祖。5.5.免疫学证据免疫学证据 根据根据抗原抗体抗原抗体沉淀反应的强弱程度,确定不沉淀反应的强弱程度,确定不同生物之间的亲疏关系。同生物之间的亲疏关系。 验证了人和黑猩猩、大猩猩的关系最近,和验证了人和黑猩猩、大猩猩的关系最近,和猴的关系最远。猴的关系最远。 证明了大熊猫和熊科动物的亲缘关系比和小证明了大熊猫和熊科动物的亲缘关系比和小熊猫的亲缘关系更接近,说明大熊猫应属于
8、熊猫的亲缘关系更接近,说明大熊猫应属于熊熊科科而不应属于而不应属于浣熊科浣熊科。二二. .进化学说(进化理论)进化学说(进化理论)1.1.神创论神创论 1818世纪瑞典植物学家世纪瑞典植物学家林奈林奈(Linne,1707 Linne,1707 1778)1778),创立了现代生物分类学的基础。,创立了现代生物分类学的基础。但他按照旧约创世纪的记载,认为人是上但他按照旧约创世纪的记载,认为人是上帝创造的。帝创造的。“上帝一开始创造了多少不同的上帝一开始创造了多少不同的形式,现在就有多少物种形式,现在就有多少物种”。2.2.灾变论灾变论 居维叶居维叶(Curier,1769Curier,1769
9、1832)1832),他证明了从,他证明了从两栖类到人类的四肢骨骼都相似。两栖类到人类的四肢骨骼都相似。 他把生物化石的变化与环境的灾变联系在一他把生物化石的变化与环境的灾变联系在一起,认为生物的改变是突然发生的,是整体地消起,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。他反对一个物种从另灭和整体地重新被创造的。他反对一个物种从另一个物种演变而来的思想。实际上,一个物种演变而来的思想。实际上,居维叶是以居维叶是以上帝的多次创造代替一次创造而已。上帝的多次创造代替一次创造而已。3.3.获得性状遗传学说获得性状遗传学说 法国法国拉马克拉马克(Lamarck,1744(Lamarc
10、k,17441829)1829),科,科学进化论的创始者。学进化论的创始者。 他认为生命是连续的,物种是变化的,他认为生命是连续的,物种是变化的,环境改变是物种变化的原因。环境改变是物种变化的原因。 主要思想主要思想:“用进废退用进废退”或称或称“获得性状获得性状遗传学说遗传学说”。即生物在环境的直接影响下,经常。即生物在环境的直接影响下,经常使用的器官逐渐发达,不使用的器官使用的器官逐渐发达,不使用的器官 逐渐退化,逐渐退化,这种后天获得的性状可以遗传下去。这种后天获得的性状可以遗传下去。 环境条件的变化决定了变异的方向,因此称环境条件的变化决定了变异的方向,因此称作作“定向变异定向变异”,
11、同时定向变异又是生物对环境,同时定向变异又是生物对环境的一种适应,即的一种适应,即变异适应变异适应,称为,称为“一步适应一步适应”。4.4.自然选择学说(达尔文主义)自然选择学说(达尔文主义) 英国博物学家英国博物学家华莱士华莱士(Wallace),1858Wallace),1858年提年提出了生物进化的见解,和达尔文结论如出一辙。出了生物进化的见解,和达尔文结论如出一辙。 英国人英国人达尔文达尔文(Darwin)Darwin),18591859年出版了年出版了一书。一书。 Charles DarwinCharles Darwin(1809(180918821882),),2222岁就到岁就到
12、“贝格尔号贝格尔号”作环球旅行,作环球旅行,5 5年间(年间(1831183118361836)他收集了大量的动植物资料,为达尔文)他收集了大量的动植物资料,为达尔文主义打下了坚实的基础。主义打下了坚实的基础。 进化论学说归纳起来有如下四点:进化论学说归纳起来有如下四点:(1 1)遗传和变异)遗传和变异 有有遗传遗传物种才能稳定存在;有物种才能稳定存在;有变异变异生物界生物界才会绚丽多彩,即世界上没有两个生物个体是才会绚丽多彩,即世界上没有两个生物个体是完全相同的,并且这种变异是随机产生的,是完全相同的,并且这种变异是随机产生的,是可遗传的变异可遗传的变异。(2 2)繁殖过剩)繁殖过剩 各种生
13、物都有极强大的生殖力。但是自然界中各种生物都有极强大的生殖力。但是自然界中各种生物的数量在一定时期内都会保持相对稳定各种生物的数量在一定时期内都会保持相对稳定。(3 3)生存斗争)生存斗争 生物存在着繁殖过剩现象,出现了生存斗争。生物存在着繁殖过剩现象,出现了生存斗争。 种内斗争种内斗争 种间斗争种间斗争 生物与非生物之间的斗争生物与非生物之间的斗争(4 4)适者生存)适者生存 生物体普遍存在着遗传和变异,其中生物体普遍存在着遗传和变异,其中有利变异得到保存,对生存不利的变异遭有利变异得到保存,对生存不利的变异遭受淘汰,出现受淘汰,出现适者生存适者生存。 由此可见,变异是随机的,是没有方由此可
14、见,变异是随机的,是没有方向的,只有通过定向的选择,才能保存有向的,只有通过定向的选择,才能保存有利变异,以适应环境。即:变异选择利变异,以适应环境。即:变异选择适应,称为适应,称为“二步适应二步适应”。 总之,通过一代代的总之,通过一代代的生存环境的选择作用生存环境的选择作用,物种变异被定向地向着一个方向积累,于是性物种变异被定向地向着一个方向积累,于是性状逐渐和原来的祖先种不同了,这样就演变成状逐渐和原来的祖先种不同了,这样就演变成了新种,即了新种,即变异的选择和积累变异的选择和积累则是生命多样性则是生命多样性的根源。的根源。5.5.综合进化论(现代达尔文主义)综合进化论(现代达尔文主义)
15、 19371937年年D D氏发表氏发表这一著名这一著名著作。著作。 来源于拉马克进化学说,达尔文主义,孟德尔遗来源于拉马克进化学说,达尔文主义,孟德尔遗传学(传学(18561856年开始豌豆杂交)。年开始豌豆杂交)。 突出人物:突出人物:T.T.杜布赞斯基杜布赞斯基(th.Dobzhansky) th.Dobzhansky) 主要内容包括两方面:主要内容包括两方面: 第一:第一:群体群体是生物进化的基本单位。是生物进化的基本单位。进化机制的研究属于进化机制的研究属于群体遗传学群体遗传学范畴。范畴。 第二:第二:突变突变、选择选择、隔离隔离是物种形成是物种形成和生物进化的机制。和生物进化的机制
16、。 这个学说的特点在于彻底否定了获得性状遗传这个学说的特点在于彻底否定了获得性状遗传学说,认为进化现象是群体现象,肯定了学说,认为进化现象是群体现象,肯定了自然选择自然选择所起的压倒一切的重要作用。所起的压倒一切的重要作用。 (1 1)突变突变为生物进化提供原材料。为生物进化提供原材料。 (2 2)种群有相对的稳定性,其基础是种群有相对的稳定性,其基础是遗传平衡遗传平衡。 在一定的条件下(在一定的条件下(种群足够大,种群中个体种群足够大,种群中个体间的交配是随机的,没有突变发生,没有新基因间的交配是随机的,没有突变发生,没有新基因加入,没有自然选择加入,没有自然选择),一个有性生殖的自然种),
17、一个有性生殖的自然种群,其基因频率和基因型频率在一代一代的遗传群,其基因频率和基因型频率在一代一代的遗传中保持相对稳定的状态,这称为中保持相对稳定的状态,这称为哈迪温伯格定哈迪温伯格定律律。 用数学方程式表示为:用数学方程式表示为: (p+q)(p+q)2 2 =p =p2 2 +2pq+q+2pq+q2 2 =1 =1 其中其中p p代表一个等位基因的频率,代表一个等位基因的频率,q q代表另一代表另一个等位基因的频率。个等位基因的频率。 基因频率基因频率:在一个种群里,某一等位:在一个种群里,某一等位基因的数量就是这个基因在这个种群里的基因的数量就是这个基因在这个种群里的频率。频率。 例如
18、:例如:A=60% a=40%A=60% a=40% 基因型频率基因型频率:在一个种群里,某一等:在一个种群里,某一等位基因的基因型的数量就是这个基因型在位基因的基因型的数量就是这个基因型在这个种群里的频率。这个种群里的频率。 例如:例如:AA=40% Aa=40% aa=20%AA=40% Aa=40% aa=20% 基因库基因库(gene pool)gene pool):一个种群全部个:一个种群全部个体所带的全部基因(包括所有等位基因)体所带的全部基因(包括所有等位基因)的总合。的总合。(3 3)引起种群基因频率改变的因素)引起种群基因频率改变的因素A.A.突变突变 突变的方向是随机的,突
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