生物进化的基本规律课件.ppt

1、第六章第六章 生物进化的基本规律生物进化的基本规律 第一节第一节 遗传与变异遗传与变异一、遗传一、遗传二、遗二、遗 传传 变变 异异 第二节第二节 自然选择与物种形成自然选择与物种形成一、遗传的变异与自然选择一、遗传的变异与自然选择二、物种的形成二、物种的形成 第三节第三节 生物的演化规律生物的演化规律一、演化的方式一、演化的方式二、生物进化的基本规律二、生物进化的基本规律三三、绝灭绝灭一、遗传一、遗传1.孟德尔遗传学定律孟德尔遗传学定律 孟德尔（孟德尔（G.J.Mendel），奥地利学者），奥地利学者 1843年进入布尔诺奥古斯丁教派修道院自学年进入布尔诺奥古斯丁教派修道院自学物物理学、植物

2、学等（修道院植物园）理学、植物学等（修道院植物园）1851年进入维也纳大学，主攻物理学、年进入维也纳大学，主攻物理学、各门类生物学等，毕业回修道院代理教师各门类生物学等，毕业回修道院代理教师 1865年，发表年，发表植物杂交的试验植物杂交的试验论文，论文，提出遗传学定律（豌豆实验）提出遗传学定律（豌豆实验）奠定了遗传学基础，但奠定了遗传学基础，但35年之后才被年之后才被承认和尊重承认和尊重第一节第一节 遗传与变异遗传与变异（1）分离定律）分离定律 具有相对性状的纯质亲本杂交时，子一具有相对性状的纯质亲本杂交时，子一代所有个体都表现的性状称显性性状，未表代所有个体都表现的性状称显性性状，未表现的

3、性状称隐性性状；子二代两种性状表现现的性状称隐性性状；子二代两种性状表现分离，二者出现的比例为分离，二者出现的比例为3 1。孟德尔原始定义孟德尔原始定义 杂交体在进行减数分裂时，等位基因随杂交体在进行减数分裂时，等位基因随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随着配子遗传给后代。配子中，独立地随着配子遗传给后代。现代遗传学定义现代遗传学定义（2）独立分配定律（自由组合定律）独立分配定律（自由组合定律）2对（或对（或2对以上）相对性状分离后，又随对以上）相对性状分离后，又随机组合，在子二代中出现独立分配现象。机组合，在子二代中出现独立分配现象。

4、2对相对相对性状出现对性状出现4对表现型的比例为对表现型的比例为9 3 3 1。孟德尔原始定义孟德尔原始定义 杂合体在进行减数分裂时，非同源染色体杂合体在进行减数分裂时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。上的非等位基因自由组合。现代遗传学定义现代遗传学定义 孟德尔孟德尔1865年将上述遗传物质称为年将上述遗传物质称为遗传因子遗传因子孟德尔孟德尔孟德尔定律孟德尔定律达尔文（三）现代生物学生命观（三）现代生物学生命观（2020世纪世纪-）1901年，费谢尔：蛋白质是具一定原子组成 和专一结构的大分子2.1903年，萨顿：根据染色体分离研究，认为孟德尔的“遗传因子”就是染色体 染色体理论3.190

5、9年，科塞尔：发现构成核酸的四种核苷酸；核苷酸由碱基、糖、磷组成 A腺嘌呤 碱基 T胸腺嘧啶 C胞嘧啶 G鸟嘌呤 4.1926年，摩尔根年，摩尔根（Thomas Hunt Morgan）：基因理论基因理论 基因传说、遗传学（基因传说、遗传学（1933年获诺贝尔医学奖）年获诺贝尔医学奖）5.1936年，奥巴林年，奥巴林（Aleksandr Ivanovich Oparin)：生命起源生命起源 提出生命源于非生命物质的假说提出生命源于非生命物质的假说 1953年，米勒年，米勒：原始大气合成有机物实验：原始大气合成有机物实验 米勒实验（对阐明生命的起源作出了贡献）米勒实验（对阐明生命的起源作出了贡献

6、）6.1944年，艾弗里、麦卡蒂、麦克劳德年，艾弗里、麦卡蒂、麦克劳德：用提取核：用提取核 的酸，成功地引起细菌中所见的遗传性状转换的酸，成功地引起细菌中所见的遗传性状转换 确定基因就是核酸确定基因就是核酸 1946年，哈马尔斯登年，哈马尔斯登：应用同位素确认核酸中的：应用同位素确认核酸中的 DNA是遗传物质是遗传物质7.1948年，卡尔文、宾逊年，卡尔文、宾逊：探明：探明光合作用光合作用中，中，CO2固固 定过程定过程 卡尔文循环卡尔文循环摩尔根摩尔根埃弗里埃弗里2.近代遗传学对遗传本质的认识近代遗传学对遗传本质的认识1865年，孟德尔：年，孟德尔：“遗传因子遗传因子”1909年，约翰森：年

7、，约翰森：“遗传基因遗传基因”“基因基因”基因型基因型 表现型表现型 1869年，密歇尔：核素年，密歇尔：核素1889年，阿尔特曼：年，阿尔特曼：“核素核素”“核酸核酸”1909年，科塞尔：年，科塞尔：核酸核酸 四种核苷酸四种核苷酸 核苷酸核苷酸 四种碱基四种碱基1903年，萨顿：年，萨顿：“遗传因子遗传因子”=“染色体染色体”性状性状1915年，摩尔根等：年，摩尔根等：“遗传因子遗传因子”位于染色体上位于染色体上 是染色体特定位置（座位）；是染色体特定位置（座位）；通过染色体断裂和重组，可通过染色体断裂和重组，可 以与它周围因子分离。以与它周围因子分离。1944年，艾弗里等：遗传物质（基因）

8、年，艾弗里等：遗传物质（基因）核酸（核酸（DNA）1953年，沃森、克里克：年，沃森、克里克：DNA双螺旋；双螺旋；基因基因 DNA分子区段分子区段二、遗二、遗 传传 变变 异异1.变异：变异：同种生物世代之间或同代不同个体之同种生物世代之间或同代不同个体之 间的差异。间的差异。一定变异（定向变异）一定变异（定向变异）不定变异不定变异 遗传变异遗传变异 不遗传变异不遗传变异2.遗传变异：遗传变异：由于遗传物质的变化所造成的变由于遗传物质的变化所造成的变 异，一般是可遗传的。异，一般是可遗传的。变异（有无方向）变异（有无方向）变异（能否遗传）变异（能否遗传）3.遗传变异产生的分子机制遗传变异产生

9、的分子机制突变突变 突变的类型：突变的类型：（1）点突变（基因突变）点突变（基因突变）（2）染色体突变（染色体畸变、异常）染色体突变（染色体畸变、异常）生物进化的主要原因生物进化的主要原因（3）基因重组（有性生殖）基因重组（有性生殖）一一、遗传的变异与自然选择遗传的变异与自然选择 遗传的变异：遗传的变异：一切生物都有变异的特性，许多一切生物都有变异的特性，许多 变异能够遗传。变异能够遗传。变异变异 新种新种 自然选择：自然选择：生物与其周围的环境有着极其复杂生物与其周围的环境有着极其复杂 的联系又和它不断进行着斗争（的联系又和它不断进行着斗争（生存竞争生存竞争），），在竞争中有利的变异得到保存

10、并遗传给后代，在竞争中有利的变异得到保存并遗传给后代，不利的变异则不能生存而被淘汰。简言之，不利的变异则不能生存而被淘汰。简言之，最适者生存，不适者淘汰最适者生存，不适者淘汰。自然选择在不断变化的环境中使生物适应环境而自然选择在不断变化的环境中使生物适应环境而不断变革，因此生物永远在演化中。不断变革，因此生物永远在演化中。第二节第二节 自然选择与物种形成自然选择与物种形成 二二、物种的形成物种的形成 1.物种物种 物种物种是由构造、习性、机能相似的一个或是由构造、习性、机能相似的一个或 多个居群所组成的一群个体多个居群所组成的一群个体;居群是指生活在同一地点属于同一种的一居群是指生活在同一地点

11、属于同一种的一群个体。在行有性生殖的生物中，同种的居群个群个体。在行有性生殖的生物中，同种的居群个体间具有经交配可相互交流遗传信息和产生正常体间具有经交配可相互交流遗传信息和产生正常可育后代的实际或潜在能力。可育后代的实际或潜在能力。2.物种形成（物种起源）的标志物种形成（物种起源）的标志 生物进化中：生殖作用连续性的间断生物进化中：生殖作用连续性的间断 遗传机制上：基因只能在种内交流遗传机制上：基因只能在种内交流 物种定义的本质是生殖隔离！物种定义的本质是生殖隔离！物质的界定可以用生殖隔离去检验！物质的界定可以用生殖隔离去检验！地球上现生的物种地球上现生的物种 3.物种形成方式物种形成方式渐

12、进式和骤变式渐进式和骤变式 渐进式物种形成：渐进式物种形成：物种经长期缓慢地逐渐形成物种经长期缓慢地逐渐形成 另一新种。另一新种。a.地理隔离是渐进式物种形成的主要原因地理隔离是渐进式物种形成的主要原因 b.渐进式物种形成通过亚种（中间阶段）完成渐进式物种形成通过亚种（中间阶段）完成 c.渐进式物种形成需经历很长时间渐进式物种形成需经历很长时间 A.继承式物种形成：继承式物种形成：一物种在一地区随时间逐渐一物种在一地区随时间逐渐 变化为另外的新种，旧种被新种所代替，种变化为另外的新种，旧种被新种所代替，种 数为增加。数为增加。（所形成的种称时间种或年代种）（所形成的种称时间种或年代种）B.分化

13、式物种形成：分化式物种形成：一个物种在其分布范围内逐一个物种在其分布范围内逐 渐分化成两个或两个以上的物种渐分化成两个或两个以上的物种（地理隔离（地理隔离 的结果）的结果）。AAABB时时 间间进进 化化 改改 变变继承式物种形成继承式物种形成分化式物种形成分化式物种形成 骤变式物种形成：骤变式物种形成：物种可迅变形成，包括同域物种可迅变形成，包括同域 和异域迅变，其特点是少数个体通过生境和异域迅变，其特点是少数个体通过生境 隔离和迅变，可在短时期形成新种，一般隔离和迅变，可在短时期形成新种，一般 无中间过渡类型。无中间过渡类型。代表理论：代表理论：点断平衡论点断平衡论，由美国学者格兰特，由美

14、国学者格兰特 (Grant，1963)提出，即大多数物种的形成提出，即大多数物种的形成 是在地质历史上可忽略不计的短暂时间内，是在地质历史上可忽略不计的短暂时间内，通过迅变形成新的物种，物种形成后保持通过迅变形成新的物种，物种形成后保持 长期稳定，而在选择作用下缓慢的变异。长期稳定，而在选择作用下缓慢的变异。渐变形成的变异量很小，突变是形成物种的主流。渐变形成的变异量很小，突变是形成物种的主流。演化：演化：研究生物发展历史和演变规律的科学研究生物发展历史和演变规律的科学 生物演化可分为生物演化可分为微演化微演化和和宏演化宏演化微演化（微演化（microevolution）：）：研究种以下的演化

15、，研究种以下的演化，属现代生物学研究范畴属现代生物学研究范畴宏演化（宏演化（macroevolution）：）：研究种以上分类单研究种以上分类单 元的演化，属古生物学研究范畴元的演化，属古生物学研究范畴第三节第三节 生物的演化规律生物的演化规律一、一、演化的方式演化的方式1.复化式进化（全面进化、上升进化）复化式进化（全面进化、上升进化）生物体的形态构造、生理机能由简单到复杂、生物体的形态构造、生理机能由简单到复杂、由低等到高等的全面演化过程。由低等到高等的全面演化过程。2.分化式演化（特异适应）：分化式演化（特异适应）：生物对不同环境的适应所呈现多方面的分化，生物对不同环境的适应所呈现多方面

16、的分化，演化水平属同一等级，在形态、生理功能等方演化水平属同一等级，在形态、生理功能等方面并未普遍提高。包括趋异与辐射、趋同和并面并未普遍提高。包括趋异与辐射、趋同和并行演化行演化2.分化式演化分化式演化（1）趋异与辐射：）趋异与辐射：由一个共同的由一个共同的祖先适应于不同环祖先适应于不同环境，向不同方向的境，向不同方向的过程称过程称趋异趋异。如趋。如趋异在短时间内呈辐异在短时间内呈辐射状多方向发展以射状多方向发展以适应不同环境条件适应不同环境条件则称为则称为辐射辐射。霸王龙翼龙 鱼龙马门溪龙恐龙2.分化式演化分化式演化（2）趋同：）趋同：指亲缘关系较指亲缘关系较远的不同生物，由远的不同生物，

17、由于长期处于相同的于长期处于相同的生活环境呈现形态生活环境呈现形态特征上的相似。特征上的相似。不同生物外形不同生物外形上的相似。上的相似。2.分化式演化：分化式演化：（3）平）平(并并)行演化：行演化：指两个来自共指两个来自共同祖先的类群，由同祖先的类群，由于生活在不同环境于生活在不同环境而产生分歧（趋而产生分歧（趋异），后来又因为异），后来又因为生活在相似的环境生活在相似的环境下而产生的并行相下而产生的并行相似适应性状。似适应性状。3.特化：特化：生物经辐射适应对某一特定环境具有高生物经辐射适应对某一特定环境具有高 度的适应能力，部分器官特别发达，某度的适应能力，部分器官特别发达，某 些部分

18、则明显退化。些部分则明显退化。如现代马的单趾是特化的产物如现代马的单趾是特化的产物4.退化：退化：生物的身体结构由复杂变为简单为更适应生物的身体结构由复杂变为简单为更适应 特定的生活环境的演化。表现为生物的大特定的生活环境的演化。表现为生物的大 多数器官退化，只个别器官发达，是寄多数器官退化，只个别器官发达，是寄 生和固着生活方式的一种适应。生和固着生活方式的一种适应。如寄生于人体内的蛔虫，各种器官退如寄生于人体内的蛔虫，各种器官退 化，只有生殖系统发达。化，只有生殖系统发达。二、二、生物进化的基本规律生物进化的基本规律 1.1.前进性发展前进性发展 地球地球生物的进化过程表现为由简单到复杂、

19、生物的进化过程表现为由简单到复杂、由低等到高等由低等到高等、由少数到多数由少数到多数-复化式进化和复化式进化和分化式演化是生物进化的主要方式分化式演化是生物进化的主要方式.2.2.不可逆性不可逆性 生物在发展演化的过程中不能简单地重复生物在发展演化的过程中不能简单地重复过去。即生物的器官及其它特征在发展过程中过去。即生物的器官及其它特征在发展过程中已经消失则不能再生；已经绝灭的生物不能再已经消失则不能再生；已经绝灭的生物不能再出现。出现。3.重演律重演律 个体发育是系统发育的简单重演。个体发育是系统发育的简单重演。个体发育：个体发育：生物个体自生命开始到死亡的生物个体自生命开始到死亡的整个发育

20、过程。整个发育过程。系统发育：系统发育：是指生物种族的发展史，可指是指生物种族的发展史，可指一个类群形成的历史，也可指生命自起源以后一个类群形成的历史，也可指生命自起源以后至今的整个过程。至今的整个过程。4.4.相关律相关律 某种器官的构造发生变异，必然会引起其它某种器官的构造发生变异，必然会引起其它器官相应随之变化器官相应随之变化 三、绝灭三、绝灭 1.1.绝灭的理论绝灭的理论 绝灭的概念绝灭的概念 任何物种的命运：任何物种的命运：线系长期延续线系长期延续 “活化石活化石”线系延续线系延续 进化为新时间种进化为新时间种 分支成新种分支成新种 线系终止线系终止 绝灭绝灭 绝灭：绝灭：某类生物完

21、全消失，未留下后裔某类生物完全消失，未留下后裔活化石活化石鲎鲎鹦鹉螺类鹦鹉螺类鹦鹉螺鹦鹉螺鹦鹉螺鹦鹉螺银杏银杏银杏类化石银杏类化石 绝灭类型：绝灭类型：a.常规绝灭：常规绝灭：正常的老种与新种交替正常的老种与新种交替 b.集群绝灭：集群绝灭：非正常的大规模绝灭非正常的大规模绝灭 如白垩纪末期的集群绝灭如白垩纪末期的集群绝灭 集群绝灭与而后大规模辐射适应构成集群绝灭与而后大规模辐射适应构成地球生命史上大的毁灭与大创造。地球生命史上大的毁灭与大创造。对集群绝灭的认识对集群绝灭的认识 a.居维叶：创世论代表居维叶：创世论代表 突变论代表突变论代表 b.新灾变论新灾变论 地球历史上周期性的突变与渐变相

22、结合，地球历史上周期性的突变与渐变相结合，突变为主导地位。突变为主导地位。生物集群绝灭是不同于常规绝灭的异常事生物集群绝灭是不同于常规绝灭的异常事件，需用特殊原因解释。件，需用特殊原因解释。地球以外的原因：天体撞击地球以外的原因：天体撞击 超新星爆发超新星爆发2.地质历史上几次重大的地质历史上几次重大的 生物集群绝灭事件生物集群绝灭事件 晚奥陶世大绝灭（距今约晚奥陶世大绝灭（距今约4.4亿年）亿年）晚泥盆世大绝灭（距今约晚泥盆世大绝灭（距今约3.6亿年）亿年）晚二叠世大绝灭（距今约晚二叠世大绝灭（距今约2.5亿年）亿年）晚三叠世大绝灭（距今约晚三叠世大绝灭（距今约2.0亿年）亿年）晚白垩世大绝

23、灭（距今约晚白垩世大绝灭（距今约0.655亿年）亿年）晚奥陶世大绝灭（距今约晚奥陶世大绝灭（距今约4.4亿年）亿年）发生在古生代的海洋里，主要是珊瑚类、腕发生在古生代的海洋里，主要是珊瑚类、腕足动物、三叶虫等种类的数量急剧下降。原因可足动物、三叶虫等种类的数量急剧下降。原因可能是气候的聚变，先冷后暖，首先是古冈瓦纳大能是气候的聚变，先冷后暖，首先是古冈瓦纳大陆冰层形成导致气候变凉、海平面下降，许多浅陆冰层形成导致气候变凉、海平面下降，许多浅海生的生物整体发生绝灭。随后又由于气候变暖、海生的生物整体发生绝灭。随后又由于气候变暖、冰层消融、海平面迅速上升而引起水体缺氧，又冰层消融、海平面迅速上升而

24、引起水体缺氧，又使大量的其他浅海生物消亡。此次事件最终导致使大量的其他浅海生物消亡。此次事件最终导致12%的科的科绝灭。绝灭。晚泥盆世大绝灭（距今约晚泥盆世大绝灭（距今约3.6亿年）亿年）此次大绝灭的影响范围较大，此次大绝灭的影响范围较大，总体上超过总体上超过2020的科、的科、5050的属和的属和8080的种均遭绝灭的种均遭绝灭，其，其中，对浅海海域底栖和海洋浮游生物的影响最中，对浅海海域底栖和海洋浮游生物的影响最明显。多数腕足动物、珊瑚类都绝灭了，游泳明显。多数腕足动物、珊瑚类都绝灭了，游泳生物中的棱角石类全部灭亡。其原因可能是气生物中的棱角石类全部灭亡。其原因可能是气候变凉、海平面下降、

25、缺氧等因素。还有人认候变凉、海平面下降、缺氧等因素。还有人认为是陆生植物还不能维持陆地环境，大量泥沙为是陆生植物还不能维持陆地环境，大量泥沙进入海中，从而导致海水混浊、生物绝灭。进入海中，从而导致海水混浊、生物绝灭。晚二叠世大绝灭（距今约晚二叠世大绝灭（距今约2.5亿年）亿年）这是生物历史中规模最大的一次绝灭，有这是生物历史中规模最大的一次绝灭，有5252的科、的科、8080的属和的属和9595的种级分类单元永的种级分类单元永远消失了远消失了，大量繁盛于古生代的海洋底栖动物，大量繁盛于古生代的海洋底栖动物（如腕足类以及有孔虫、海百合、苔薛虫、菊（如腕足类以及有孔虫、海百合、苔薛虫、菊石、鱼类等

26、）都受到了重创，三叶虫、四射和石、鱼类等）都受到了重创，三叶虫、四射和床板珊瑚等都绝灭了，古两栖、爬行类中有床板珊瑚等都绝灭了，古两栖、爬行类中有2727个科绝灭了，这次绝灭标志着古生代的结束、个科绝灭了，这次绝灭标志着古生代的结束、中生代的开始。这次绝灭的中生代的开始。这次绝灭的可能原因有火山爆可能原因有火山爆发和海平面升降两种假说发和海平面升降两种假说。晚三叠世大绝灭（距今约晚三叠世大绝灭（距今约2.0亿年）亿年）在这次大绝灭中，在这次大绝灭中，有有2323以上的海洋和陆以上的海洋和陆地动物的科绝灭了地动物的科绝灭了。主要包括海绵、腹足类、。主要包括海绵、腹足类、双壳类、昆虫和各种海洋爬行

27、动物及许多脊椎双壳类、昆虫和各种海洋爬行动物及许多脊椎动物类群都受到了重创，动物类群都受到了重创，头足类丧失了头足类丧失了5858个的个的科，菊石仅剩下科，菊石仅剩下1 1个科，而爬行动物的个科，而爬行动物的5 5个科全个科全部绝灭部绝灭。本次。本次大绝灭的原因不详大绝灭的原因不详，尚有待于进，尚有待于进一步探讨。一步探讨。晚白垩世大绝灭（距今约晚白垩世大绝灭（距今约0.655亿年）亿年）这次大绝灭标志着中生代的结束、新生代的这次大绝灭标志着中生代的结束、新生代的开始。开始。它重创了海洋浮游和游泳生物它重创了海洋浮游和游泳生物，菊石和箭，菊石和箭石等均告绝灭。尤其是石等均告绝灭。尤其是称霸一时

28、的爬行动物恐龙称霸一时的爬行动物恐龙全部绝灭全部绝灭，成为这次大绝灭的一个最醒目的标志。，成为这次大绝灭的一个最醒目的标志。海绵动物、陆生植物也受到了重创海绵动物、陆生植物也受到了重创，而，而海洋底栖海洋底栖生物的受害程度较小生物的受害程度较小。为探讨白垩纪大绝灭的原。为探讨白垩纪大绝灭的原因提供了间接的证据。由于白垩纪的地层中最显因提供了间接的证据。由于白垩纪的地层中最显著的特征是铱的含量为地球正常值的著的特征是铱的含量为地球正常值的50倍，而与倍，而与天体的陨石含量一致，因此，天体的陨石含量一致，因此，目前认为天体撞击目前认为天体撞击地球可能是生物大绝灭的诱发因素地球可能是生物大绝灭的诱发

29、因素。地球为我们提供了什么？地球为我们提供了什么？公海公海 9.8沿海地区沿海地区 14.0珊瑚礁珊瑚礁 0.4海藻地海藻地 3.48河流入海口河流入海口 4.6冰冠冰冠4.6单位单位:万亿美元万亿美元地球为我们提供了什么？地球为我们提供了什么？森林森林14.0可耕地可耕地0.145湖泊和河流湖泊和河流 1.9湿地湿地5.0草原和牧场草原和牧场 1.0单位单位:万亿美元万亿美元 50 万亿美元万亿美元!这个天文数字在提醒我们这个天文数字在提醒我们:如果地球如果地球不向人类免费提供那些对任何生物物种都不向人类免费提供那些对任何生物物种都至关重要的至关重要的“服务服务”的话的话,那么那么,我们的未来我们的未来将不堪设想将不堪设想!珍视并保护我们的生存环境珍视并保护我们的生存环境,是一个是一个永远值得人们去思考的话题永远值得人们去思考的话题!感谢地球，我们的盖雅母亲！感谢地球，我们的盖雅母亲！谢谢各位同学！地球科学学院地球科学学院 张梅生张梅生电话：电话：8502121 13894887115zhangmeisheng zhangms