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第十五章生物的进化new.ppt

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参考书 沈银柱主编,进化生物学。高等教育出版社,2002。 张昀,生物进化。北京大学出版社,1998。 进化学说与生物进化的概念 生物进化的历史 物种的形成和绝灭 几种生物进化 进化学说与生物进化的概念 1.1 进化学说 1.2 生物进化的概念 进化论是生物学中最大的统一理论 进化论是生物学最重要的理论贡献 地球生命与环境协同进化的概念是进化理论的新发展(Gaia假说) 老子《道德经》:天下万物生于有,有生于无。道生一,一生二、二生三,三生万物。 庄子《齐物篇》:凡物无成与毁,复通为一。 进化思想与进化学说的产生和发展历史图解 古代自然哲学 1.2.2 神创论与灾变论 神创论(物种不变论):地球上的生物,都是上帝按照一定计划和一定目的,一下子创造出来的。并且当初创造后物种没有实质性的变化,物种数也无增减,各种之间也无亲缘关系。在18世纪的欧洲占统治地位。 灾变论:地球上历史上曾经发生大灾变,把生物全部毁灭,以后的生物是重新创造出来的。实质上仍是神创论。 进化论的先驱者和最早的进化学说 达尔文进化论 1859年出版《物种起源》 Charles Robert Darwin 1809-1882 其进化论的主要内容: 1)变异和遗传。一切生物都能发生变异,至少有一部分变异能够遗传给后代。 2)自然选择。 繁殖过剩-生存斗争-适者生存。 任何生物所产生的生殖细胞或后代的数目要远远多于可能存活的个体数,在所产生的后代中,一般具有最适应环境条件的有利变异的个体有较大的生存机会,并繁殖后代,从而使有利变异可以世代积累,不利变异被淘汰。 3)性状分歧(使一个种变为若干个变种、亚种甚至新种)、种形成(地理和生殖隔离引起)、绝灭(自然选择和生存斗争使适者生存、不适者淘汰)和系统树(新种产生、旧种绝灭、中间类型消亡,相近种-属、相近属-科、相近科-目……)。 达尔文以后进化理论的发展 第一次修正。20世纪初,魏斯曼将“自然选择”以外的内容摒弃。如“获得性遗传”、布丰的“环境直接作用”。 第二次修正。20世纪20-30s’,遗传学的发展,对适应、物种、遗传变异等概念进行修正。使适应和选择不再是“全或无”而是“繁殖或基因传递的相对差异”的统计学概念。 第三次修正。 进行中 当前古生物学和分子生物学在宏观和微观两个领域的成果对其进行修正。 古生物学证明大进化过程并非“匀速”、“渐变”的,而是“快速进化”与“进化停滞”相间的; 大进化与分子进化均显示出相当大的随机性,自然选择并非总是进化的主因素。 遗传学揭示遗传系统本身具有某种进化功能,进化过程中可能有内因的“驱动”和“导向”。 1.2 生物进化的概念 生物进化 生物与其生存环境相互作用的过程中,其遗传系统随时间而发生一系列不可逆的改变,并导致相应的表型的改变。在大多数情况下,这种改变导致生物总体对其生存环境的相对适应。 进化生物学 研究生物进化的过程、原因、机制、速率和方向以及物种的形成和绝灭、系统发生以及适应的起源等的科学。它的基本理论就是进化论。 生物进化的三个阶段 2 生物进化的历史 2.1 生命的起源 2.2 生命进化的历史 2.3 生物进化的证据 2.1.1 生命起源的条件 初生大气(氢、氦为主)消失,形成的还原性次生大气(主要是CO2、CH4、N2、水蒸气、H2S和NH3等)为生命起源提供了原始素材; 热能、太阳能和放电提供了能源; 原始海洋提供了场所。 2.1.2 生命起源的过程 化学进化 1936 奥巴林《地球上生命的起源》 米勒的实验——生命起源于无机物 2.2 生物进化的历史 2.2.1 生物进化史 2.2.2 生物进化史上的重要事件 1)细胞的产生。形成原核生物,是太古宙初至元古宙中期的优势生物。 2)真核生物的产生。于元古宙晚期取得优势。从原核细胞到真核细胞的进化是最重要的细胞进化事件。 3)多细胞化。又一重大事件,奠定了地球上一切高级生命产生和发展的基础。于元古宙末。 4)后生动物和后生植物的第一次适应辐射。于元古宙末至显生宙初(寒武纪)。生命史中另一个转折点,由微观生命往宏观生命转变。 5)动物骨骼化与植物的木质化。骨骼化-木质化与元古宙末至寒武纪初海洋生态系统内部种间关系复杂化有关。促进了水生到陆生。 第一次为外骨骼和钙藻(植物);第二次为内骨骼和维管系统。植物的角质层、气孔、维管系统、木质化、植物体增大,相对应的是动物皮肤角质化、气管与肺、内骨骼、循环系统。 2.2.3 代谢多样化及其起源 最初的生命构造简单,以周围环境的有机物质为养料,靠无氧呼吸获得能量。 原核生物(蓝细菌)的出现使生物能利用光能,成为自养生物。从而生物具备了合成和分解两种功能,成为一个完整的生态系统。 原核生物阶段已具十分多样化(比真核生物高)的代谢方式,其起源早于真核
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