生物进化与分类
一、生物进化理论与证据
二、进化的遗传基础
三、物种起源和进化趋势
四、生物进化关系与分类
一、生物进化理论与证据
1,进化思想的源流和达尔文进化论的建立
? 朴素进化论
? 老子, 庄子:世间万物由简单向复杂演变
? 古希腊 Thales,Anaximander:万物由水产生
神创论
? 一次创造论认为,世界上各种各样的生物,包
括所有植物和动物都是上帝(神)在最初一次
就造好放在地球上的,它们永远不变、一代一
代地繁衍下来。
? 连续创造论则认为,世界上各种各样的生物是
一次又一次不断地被神创造的,因此造成了地
球上过去的物种与现代物种的差别。
? 19世纪中叶以前,神创论或称特创论一直占
据着生物学的主导地位。
? 英国牛津大学的一位副校长兼牧师 John Lightfoot甚至根据
旧约记载还推测出上帝创造地球和造人的准确时间,公元前
4004年 10月 23日上午 9时。
? 1776年, Buffon:不同物种可能有共同祖先, 注意到高繁殖
率与大量夭折死亡相关;在宗教压力下放弃进化观点;
? 1830年, 苏格兰地质学家 Lyell发表, 地质学原理, 第一卷,
阐述了古老地球在很早以前就形成了, 地质过程经历了缓慢
渐进的变化 。 同时, 古生物化石的研究也被引入了地质学,
为进化理论提供了基础;
? Darwin的祖父 Erasmas Darwin也提出了生物进化的可能性,
但没有拿出足够令人信服的证据, 或由于各种时代的局限,
进化论并没有被确立起来, 神创论所占据的主导地位一直没
有被动摇 。
进化思想的源流
? 拉马克的获得性遗传
用进废退:用进废退是
指一种动物由于若干世
代中经常使用某器官,
就会使该器官得到发展;
或者历代少用甚至不用
某器官,就会使该器官
退化以致完全丧失。
获得性遗传:由于环境
影响或用进废退所获得
的变异性质,可以通过
繁殖遗传给后代。
例:长颈鹿的进化
?1858年, Darwin, Wallance各自发
表自然选择学说的论文
?1859年, Darwin,物种起源,
?1860年 6月 30日, 牛津大学图书馆
神创论与进化论的辩论会
牛津大主教 Wilberforce vs.
Huxley
Beagle号船长 Fitzroy手持圣经高
叫:, 我为接纳达尔文参加 Beagle
号航行而深感遗憾 。,? 进化论与神创论的斗争一
直没有停止
美国:神创论者要求教科书同时
包含进化论和神创论
? 年青时代的 Darwin和贝格尔号的航行
?1809年出生, 童年 山林和田野
?1825年, 爱丁堡大学学习医学
?1828年, 剑桥大学学习神学, 钻研博物学和自
然史, 结识了一些博学的教授学者 。
?1831年, 从剑桥毕业并获得学士学位
?剑桥大学博物学教授 Henslow推荐去英国贝格
尔号航海船上担任博物学专家 。
?出发之前, Henslow教授特别
向 Darwin赠送了 Lyell的, 地
质学原理, 第一卷 。
?1831年 11月, 贝格尔号探险船出发进行环球探险调查
?1835年的夏天, 贝格尔号到达太平洋东部, 离南美洲西海岸
965 km的加帕戈斯群岛 。 考察了一个多月, 采集了大量的岩
石及植物和动物标本 。
?Darwin发现, 岛上 26种陆栖鸟类中, 有 25种是特有的, 15种
海栖鱼类全部是新种, 25种甲壳虫中只有 2~ 3种是南美洲也
有的, 185种显花植物中新种为 100种 。
?不同岛屿上的海龟形态各
不相同, 显示出这些不同
的物种是这里特殊的气候
和环境创造的 。
?物种是可变的, 这种变化
明显受自然环境的影响和
选择 !
? 随着贝格尔号长达 5年的航海探险考察后, 1836年 10月,
Darwin回到了英国 。
? 整理和收集资料,1838年, 他阅读了著名的经济学家 Malthus
的, 人口论,, 进一步认识到生存竞争的结果使各物种在自然
界中保持适当的数量, 同时逐渐向着更加适应于环境的方向变
化 。
? 生存竞争和适者生存为 Darwin的自然选择学说的形成提供了依
据, 他的关于生物通过自然选择而连续进化的理论开始成型 。
? 1858年, 英国年青的博物学家 Wallace给 Darwin写信, 阐述他
通过对马来西亚群岛动植物的考察所得出的生物进化的结论 。
? 同年, Darwin和 Wallace在英国 Linnaean学会上公布了他们各
自的论文和摘要 。
? 1859年, Darwin,物种起源, 终于问世 。
? 自然选择导致生物进化
? 生物进化是指地球上的生命从最初最原始的
形式经过漫长的岁月变异演化为几百万种形
形色色生物的过程 。
? 所谓自然选择实质上是自然环境导致生物出现
生存和繁殖能力的差别, 一些生物生存下去,
另一些生物被淘汰 。
? Darwin主义包含了两方面的基本含义,( 1) 现
代所有的生物都是从过去的生物进化来的; ( 2)
自然选择是生物适应环境而进化的原因 。 。
自然选择学说
?1.遗传
?2.变异 可遗传变异与不可遗传变异
?3.繁殖过剩 家蝇,1000卵 /代,10d/代,
一年将地球覆盖 2.54cm
?4.生存竞争 种内、种间、环境
?5.适者生存
生存下来的生物都具有适应性,适应性是在
选择中形成的
生存斗争和适者生存的过程就是自然选择的过程,
自然选择是一个长期、缓慢连续的过程。
2,进化论的发展
?综合进化论
进化体现在种群遗传组成的改变, 这
就决定了进化改变的是整个群体, 而不仅仅是个
体 。 在自然选择过程中, 生物之间的关系不但有
生存竞争, 还有捕食, 寄生, 共生, 合作等多种
方式, 这些相互关系只要影响到基因频率的变化
和所涉及的相关因素, 都应该有进化的价值 。 在
生物变异分析时, 还应该将可遗传的变异和非遗
传的变异区分开来 。
?分子进化的中性学说
?中性突变和遗传漂变不会发生选择和适者生存的
情况。
?渐变性进化外,还存在跳跃式的进化
各种适应性的器官尚未发展之前怎样逃脱自然选择的压
力:眼需视网膜和晶体共存才起作用。
?灾变需要幸存下来的个体需要有更大的变异。跳
跃式进化可以解释物种以上单元的起源与进化问题。
3,生物进化的证据
( 1)古生物学证据-化石
? 化石记录显示, 越老的地层, 生物形态越简单;越
新的地层, 生物形态越复杂 。
? 地质历史及其中的化石记录雄辩地证明, 生物是进
化的, 复杂的生物是从简单的生物进化来的, 陆生
生物是从水生生物进化来的 。
( 2) 解剖学和胚胎学证据
? 在一些不同种群生物中, 某
些器官即使行使不同功能,
它们在解剖结构上也具有相
同或相似性, 反映出这些生
物之间具有的亲源关系和从
某个共同祖先进化来的轨迹 。
? 退化器官痕迹, 反祖现象
亲源关系相近的生物在它们发育过程中有相似
的发育阶段 。 ( 重演 )
( 3) 生态学证据
? 例:各种有袋哺乳动物如袋鼠仅
仅居住在澳大利亚 。
? 生物种群的进化一方面受环境选
择的作用, 另一方面在一定的区
系内进行 。
( 4) 分子生物学证据
? 遗传密码的通用性说明, 自然界所有生命形式
都是相互关联的 。
? 亲源关系近的生物, 其 DNA或蛋白质有更多相同
性 。 反之亦然 。
? 例:人类与其他几种脊椎动物血红蛋白多
肽链的氨基酸序列差别
人 — 猴子,8
人 — 鼠, 30
人 — 八目鳗,125
二、进化的遗传基础
1,生物种群的遗传变异
( 1) 种群遗传变异的大小和来源
基因库,是一个种群的全部个体携带的所有等位基因 。
遗传变异的来源,染色体变异, 基因突变, 基因重组
( 2)遗传变异在种群中的保存
遗传平衡定律(哈迪-温伯格定律)
在一个随机交配的大群体中,如果没有其他因素的影
响,则群体基因库中各种基因频率和基因型频率将代代相
传,保持不变。
符合以下 5个条件,1、种群足够大; 2、随机交配; 3、无
突变; 4、无新基因加入(迁入和迁出); 5、无自然选择
遗传平衡是以假定的条件为前提,实际上,生物种群
的基因频率和基因型频率常常被打破,使群体基因库发生
变化,而一定时间内群体基因库的变化即表现为生物种群
的进化。
2、影响生物种群进化的因素
( 1)基因突变和基因流动
突变可产生新的等位基因
( 2)小群体的 遗传漂变
在小群体中由于随机事件的影响,等位基因的频
率从上一代到下一代容易发生波动变化,这种变化称为
遗传漂变。
瓶颈效应:杀虫剂与昆虫
建立者效应
( 3)非随机交配和选择
性选择
人工选择与自然选择
三、物种起源和进化趋势
1,物种的起源
( 1) 物种形成的必要条件 —— 隔离
地理隔离:山川, 沙漠或海洋等地理障碍 。
生殖隔离:指生物之间不能自由交配或交配后不能产
生可育性后代的现象 。
生殖隔离包括:
1,交配前生殖隔离,a,空间隔离:美国的西方悬铃木
Platanus occidentalis 与地中海的东方悬铃木 P.
orientalis; b,时间隔离,Pinus radiata二月散出花粉,
近似种 P,muricata 四月散出花粉; c,行为隔离; d,形态
隔离
2,交配后生殖隔离,a,配子隔离:不能受精; b,发育
隔离:未出生就死亡, 绵羊与山羊; c,杂种不活:未生殖
前死亡, 烟草 ( 肿瘤 ) ; d,杂种不育:马, 驴 → 骡; e,杂
种淘汰:通过选择淘汰
? 例:加帕戈斯群岛上发现的 13种地雀的进化过程
? 地理隔离和生殖隔离形成新种的方式称为 异地物种形成,
它是生物进化过程中形成新物种的主要方式 。
物种和品种
物种 ( species) 具有一定的形态和生理特征,
有一定的自然分布范围的植物类群, 能自然交
配, 产生正常能育的后代 。
品种 ( cultivar 缩写 cv.) 不是分类学中的一
个单位, 只用于栽培植物的分类上, 在野生植
物中不使用品种这一名词 。 它是人类经过培育
选择而形成的类型, 其经济性状及生物学特性
符合人类需要, 要进行买卖, 成为商品后, 才
能称为 品种, 否则只能叫 品系 。 药材中一般称
的品种, 有时指分类学上的种, 有时又指栽培
的药用植物的品种 。
渐变式
继承式,指一个物种通过漫长的地质年代的演变, 逐
渐积累微小变异而发展形成新物种 。
分化式,指一个物种的两个或多个群体, 由于地理的
隔离而逐渐分化成两个或多个亚种, 然后再发展出生殖上
的隔离, 形成两个或多个新的物种 。
爆发式
( 2)物种形成的方式
2、生物进化的趋势
( 1)趋异进化和适应辐射
( 2)趋同进化和平行进化
( 3)协同进化
3、物种选择和灭绝
四、生物进化关系与分类
1、物种多样性的分类
( 1) 物种的命名:双名法 林奈 1753年
属名 + 种加词 + 定名人
名词 形容词或名词
例:水稻 Oryza sativa L.
现代人 Homo sapiens
( 2)生物分类的等级系统- 界、门、纲、目、科、属、种
2、生物界的划分及其进化关系
Linnaeus 1753 两界系统
植物界
动物界。
Hogg 1860 三界系统
植物界
动物界
原生生物界
1969 Whittaker 五界系统
动物界
植物界
真菌界
原生生物界
原核生物界
1949 Jahn 六界系统
动物界
植物界
真菌界
原生生物界
原核生物界
病毒界
1989年,Cavalier-Smith的八界系统
古真核生物界
古细菌界
真细菌界
原核生物
古真核生物超界
后真核生物超界
真核生物 原生动物界
动物界
藻 界
真菌界
植物界
我国学者对生物分界的意见
1966年,邓叔群根据营养方式划分:
植物界 —— 光合自养
动物界 —— 摄食
真菌界 —— 异养
1965年,胡先彇:
始生总界 —— 病毒界
胞生总界 —— 细菌界 粘菌界 真菌界
植物界 动物界
1979年,陈世骧:
非细胞总界 —— 病毒界
原核总界 —— 细菌界 蓝藻界
真核总界 —— 植物界 真菌界 动物界
继承式物种形成
分化式物种形成
爆发式物种形成