第六章 生物进化的基本规律

nullnull第六章 生物进化的基本规律 第一节 遗传与变异 一、遗传 二、遗 传 变 异 第二节 自然选择与物种形成 一、遗传的变异与自然选择 二、物种的形成 第三节 生物的演化规律 一、演化的方式 二、生物进化的基本规律 三、绝灭 null一、遗传 1. 孟德尔遗传学定律 孟德尔（G. J. Mendel），奥地利学者 1843年进入布尔诺奥古斯丁教派修道院自学物 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、 各门类生物学等，毕业回修道院代理教师 1865年，发表《植物杂交的试验》论文， 提出遗传学定律（豌豆实验） ——奠定了遗传学基础，但35年之后才被 承认和尊重第一节 遗传与变异null（1）分离定律 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31。 ——孟德尔原始定义 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，分别进入两个配子中，独立地随着配子遗传给后代。 ——现代遗传学定义null（2）独立分配定律（自由组合定律） 2对（或2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。2对相对性状出现4对表现型的比例为9331。 ——孟德尔原始定义 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。 ——现代遗传学定义 孟德尔1865年将上述遗传物质称为遗传因子null孟德尔null孟德尔定律nullnull达尔文（三）现代生物学生命观（20世纪-）（三）现代生物学生命观（20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. 1909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 null4. 1926年，摩尔根（Thomas Hunt Morgan）：《基因理论》 ——基因传说、遗传学（1933年获诺贝尔医学奖） 5. 1936年，奥巴林（Aleksandr Ivanovich Oparin)：《生命起源》 ——提出生命源于非生命物质的假说 1953年，米勒：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） 6. 1944年，艾弗里、麦卡蒂、麦克劳德：用提取核 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 1946年，哈马尔斯登：应用同位素确认核酸中的 DNA是遗传物质 7. 1948年，卡尔文、宾逊：探明光合作用中，CO2固 定过程 —— 卡尔文循环null摩尔根null埃弗里2. 近代遗传学对遗传本质的认识2. 近代遗传学对遗传本质的认识1865年，孟德尔： “遗传因子” 1909年，约翰森： “遗传基因” “基因” 基因型 表现型 1869年，密歇尔：核素 1889年，阿尔特曼： “核素” “核酸” 1909年，科塞尔： 核酸 四种核苷酸 核苷酸 四种碱基1903年，萨顿：“遗传因子”=“染色体”性状null1915年，摩尔根等：“遗传因子”位于染色体上 是染色体特定位置（座位）； 通过染色体断裂和重组，可 以与它周围因子分离。 1944年，艾弗里等：遗传物质（基因） 核酸（DNA） 1953年，沃森、克里克：DNA双螺旋； 基因 DNA分子区段nullnull二、遗 传 变 异二、遗 传 变 异1. 变异：同种生物世代之间或同代不同个体之 间的差异。 一定变异（定向变异） 不定变异 遗传变异 不遗传变异 2. 遗传变异：由于遗传物质的变化所造成的变 异，一般是可遗传的。变异（有无方向）变异（能否遗传）null3. 遗传变异产生的分子机制——突变 突变的类型： （1）点突变（基因突变） （2）染色体突变（染色体畸变、异常） ——生物进化的主要原因 （3）基因重组（有性生殖） nullnull一、遗传的变异与自然选择 遗传的变异：一切生物都有变异的特性，许多 变异能够遗传。变异 新种 自然选择：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（生存竞争）， 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， 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不断变革，因此生物永远在演化中。第二节 自然选择与物种形成null 二、物种的形成 1.物种 物种是由构造、习性、机能相似的一个或 多个居群所组成的一群个体; 居群是指生活在同一地点属于同一种的一 群个体。在行有性生殖的生物中，同种的居群个 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。 2. 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 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！ 物质的界定可以用生殖隔离去检验！null地球上现生的物种null 3.物种形成方式——渐进式和骤变式 ① 渐进式物种形成：物种经长期缓慢地逐渐形成 另一新种。 a. 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 c. 渐进式物种形成需经历很长时间 A. 继承式物种形成：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 数为增加。（所形成的种称时间种或年代种） B. 分化式物种形成：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（地理隔离 的结果）。nullAAABB时 间进 化 改 变继承式物种形成分化式物种形成nullnull① 骤变式物种形成：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 隔离和迅变，可在短时期形成新种，一般 无中间过渡类型。 代表理论：点断平衡论，由美国学者格兰特 (Grant，1963)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， 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。 渐变形成的变异量很小，突变是形成物种的主流。nullnull演化：研究生物发展历史和演变规律的科学 生物演化可分为微演化和宏演化 微演化（microevolution）：研究种以下的演化， 属现代生物学研究范畴 宏演化（macroevolution）：研究种以上分类单 元的演化，属古生物学研究范畴第三节 生物的演化规律null一、 演化的方式 1. 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、由低等到高等的全面演化过程。 2. 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，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、趋同和并行演化null2. 分化式演化 （1）趋异与辐射： 由一个共同的祖先适应于不同环境，向不同方向的过程称趋异。如趋异在短时间内呈辐射状多方向发展以适应不同环境条件则称为辐射。null2. 分化式演化 （2）趋同： 指亲缘关系较远的不同生物，由于长期处于相同的生活环境呈现形态特征上的相似。 不同生物外形上的相似。nullnull2. 分化式演化： （3）平(并)行演化： 指两个来自共同祖先的类群，由于生活在不同环境而产生分歧（趋异），后来又因为生活在相似的环境下而产生的并行相似适应性状。null3. 特化：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 些部分则明显退化。 如现代马的单趾是特化的产物 4.退化：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 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。 如寄生于人体内的蛔虫，各种器官退 化，只有生殖系统发达。null二、 生物进化的基本规律 1.前进性发展 地球生物的进化过程表现为由简单到复杂、由低等到高等、由少数到多数---复化式进化和 分化式演化是生物进化的主要方式. 2.不可逆性 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 已经消失则不能再生；已经绝灭的生物不能再 出现。null 3. 重演律 个体发育是系统发育的简单重演。 个体发育：生物个体自生命开始到死亡的 整个发育过程。 系统发育：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 至今的整个过程。 4.相关律 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nullnull 三、绝灭 1. 绝灭的理论 ①绝灭的概念 任何物种的命运： 线系长期延续 ——“活化石” 线系延续 进化为新时间种 分支成新种 线系终止 —— 绝灭 绝灭：某类生物完全消失，未留下后裔 null活化石null鲎null鹦鹉螺类null鹦鹉螺null鹦鹉螺null银杏null银杏类化石null ② 绝灭类型： a. 常规绝灭：正常的老种与新种交替 b. 集群绝灭：非正常的大规模绝灭 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地球生命史上大的毁灭与大创造。null ③对集群绝灭的认识 a. 居维叶：创世论代表 突变论代表 b. 新灾变论 地球历史上周期性的突变与渐变相结合，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件，需用特殊原因解释。 地球以外的原因：天体撞击 超新星爆发2.地质历史上几次重大的 生物集群绝灭事件2.地质历史上几次重大的 生物集群绝灭事件① 晚奥陶世大绝灭（距今约4.4亿年） ② 晚泥盆世大绝灭（距今约3.6亿年） ③ 晚二叠世大绝灭（距今约2.5亿年） ④ 晚三叠世大绝灭（距今约2.0亿年） ⑤ 晚白垩世大绝灭（距今约0.655亿年） ①晚奥陶世大绝灭（距今约4.4亿年）①晚奥陶世大绝灭（距今约4.4亿年） 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，又使大量的其他浅海生物消亡。此次事件最终导致12%的科绝灭。 null②晚泥盆世大绝灭（距今约3.6亿年） 此次大绝灭的影响范围较大，总体上超过20％的科、50％的属和80％的种均遭绝灭，其中，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、缺氧等因素。还有人认为是陆生植物还不能维持陆地环境，大量泥沙进入海中，从而导致海水混浊、生物绝灭。 ③晚二叠世大绝灭（距今约2.5亿年）③晚二叠世大绝灭（距今约2.5亿年） 这是生物历史中规模最大的一次绝灭，有52％的科、80％的属和95％的种级分类单元永远消失了，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27个科绝灭了，这次绝灭标志着古生代的结束、中生代的开始。这次绝灭的可能原因有火山爆发和海平面升降两种假说。 ④晚三叠世大绝灭（距今约2.0亿年）④晚三叠世大绝灭（距今约2.0亿年） 在这次大绝灭中，有23％以上的海洋和陆地动物的科绝灭了。主要包括海绵、腹足类、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，头足类丧失了58个的科，菊石仅剩下1个科，而爬行动物的5个科全部绝灭。本次大绝灭的原因不详，尚有待于进一步探讨。 ⑤晚白垩世大绝灭（距今约0.655亿年）⑤晚白垩世大绝灭（距今约0.655亿年） 这次大绝灭标志着中生代的结束、新生代的开始。它重创了海洋浮游和游泳生物，菊石和箭石等均告绝灭。尤其是称霸一时的爬行动物恐龙全部绝灭，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，而海洋底栖生物的受害程度较小。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著的特征是铱的含量为地球正常值的50倍，而与天体的陨石含量一致，因此，目前认为天体撞击地球可能是生物大绝灭的诱发因素。 nullnullnull墨西哥湾尤卡坦陨石坑null西克苏鲁普大毁灭null西克苏鲁普的证据null西克苏鲁普的证据nullnull地球为我们提供了什么？公海 9.8沿海地区 14.0珊瑚礁 0.4海藻地 3.48河流入海口 4.6冰冠 4.6单位:万亿美元null地球为我们提供了什么？森林 14.0可耕地 0.145湖泊和河流 1.9湿地 5.0草原和牧场 1.0单位:万亿美元null 50 万亿美元 ! 这个天文数字在提醒我们: 如果地球 不向人类免费提供那些对任何生物物种都 至关重要的“服务”的话, 那么, 我们的未来 将不堪设想 ! 珍视并保护我们的生存环境, 是一个 永远值得人们去思考的话题 !null感谢地球，我们的盖雅母亲！null谢谢各位同学！null地球科学学院 张梅生电话：8502121 13894887115 zhangmeisheng @ jlu. edu. cn zhangms @ jlu. edu. cn