生物进化论讲义1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,进化论是生物科学的,核心,理论，是生物学中最大的,统一理论,，是生物学的,哲学,，生物学各学科无不贯穿进化的思想。,生物科学对整个自然科学最重要的，最值得骄傲的贡献就是进化思想和进化理论。,相关参考书目,沈银柱,.,进化生物学,.,高教出版社,张昀,.,生物进化,.,北京大学出版社,郝守刚，张昀等,.,生命的起源与演化,.,高教出版社,史蒂文,琼斯著,.,达尔文的幽灵,物种起源,更新版,.,中国社会科学出版社,克里斯蒂安,德迪夫著,.,生机勃勃的尘埃,地球生命的起源和进化,.,上海科技教育出版社,詹腓力,著,.,审判达尔文,.,中央编译出版社,麦瑞尔,戴维斯著,.,达尔文与基要主义,.,北京大学出版社,相关网站,中国古生物网,南京大学,中国科学杂志社,中国地质大学,生物谷,中国科普博览,生命的起源,细胞的进化,多细胞生物的出现,动物、植物的宏观演化,微观进化和宏观进化,主要内容：,物种的形成,基因组进化,绪 论,基本概念,学习进化理论的意义,进化科学的产生和发展,基本概念,1,、,广义进化,指事物的变化发展。它包含了宇宙的演化（即天体的消长），生物的进化，以及人类的出现和社会的发展。,2,、,生物进化,生物在与其生存环境相互作用过程中，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,。,生物的进化既有,进步性的发展,，也有,退步性的进化,，,都是,以适应环境为标准的,。,3,、,生物进化论,是研究生物界进化发展的规律，以及如何运用这些规律的科学。其主要研究对象为生物界的,系统发展,，重点是研究生物如何由简单向复杂的发展过程。,4,、,进化生物学,进化生物学,是研究生物进化的过程以及进化的原因、机制、速率和方向的科学。,进化发育生物学,学习进化理论的意义,1,、促进生命科学的发展；,2,、指导动植物育种；,3,、有助于树立辩证唯物主义自然观。,进化科学的产生和发展,1,、进化思想的产生,宗教神话式宇宙观,朴素的唯物主义宇宙观,原始社会,周文王,进化科学的产生和发展,1,、进化思想的产生,宗教神话式宇宙观,朴素的唯物主义宇宙观,原始社会,周文王,进化科学的产生和发展,1,、进化思想的产生,宗教神话式宇宙观,朴素的唯物主义宇宙观,原始社会,周文王,特创论、目的论,物种不变论,封建社会,文艺复兴时期,物种不变论,（创世论）,物种可变论,（进化论）,上帝创造了宇宙、自然万物。,圣经,包括旧约,39,卷和新约,27,卷，共,66,卷，两约之间有,400,年的间隔，新、旧约的写作历时,1500,年左右。,圣经,的,四十几位作者,，,不仅各自所处的时代不同，职业、身分不同，写作的环境也有很大差异,。摩西是政治领袖，约书亚是军事领袖，大卫和所罗门是君王，等等。有的写于皇宫之中，有的则在牢狱或流放岛上，有的写于戎马战时，有的却完成于太平盛世。,圣经,各卷书都是独立写成的，,写成后即在各犹太会堂或基督教堂传读。,圣经,的作者们并不知道这些书卷日后会被汇编成册，形成新、旧约正典。奇怪的是，当人们,把这,66,卷书编在一起时，这些跨越六十代人写成的、风格迥异的作品却是那样的和谐，前后呼应，浑然一体！,17,4,8,年，法国的,马耶,（,Benoit de,Maillet,，,1656-17,3,8,）的物种可变观点得以发表。,法国的,莫泊丢,（,P.L.M de Maupertuis,，,1698-1759,）发表他对物种起源的看法。,法国的,布丰,（,L.C de Buffon,，,1707-1788,）在,1739,年出版了,44,卷的,自然史,，比较,隐蔽地,提出他的关于物种起源和物种可变的观点。,博物学巨著,自然史,包括,地球形成史,、,动物史,、,人类史,、,鸟类史,、,爬虫类史,布丰文选,等，是一部说明地球与生物起源的通俗性作品。提出：,地球是太阳与彗星相撞击而分离出的一个块体,，逐渐冷却而成，地球的诞生比,圣经,创世纪所说的公元前,4004,年要早得多，地球的年龄起码有,10,万年以上；,物种是可变的，生物变异的原因在于环境的变化；环境变了，生物会发生相应的变异，而且这些变异会遗传给后代,；人应当把自己列为动物的一属，他在著作中写道：“如果只注意面孔的话，猿是人类最低级的形式，因为除了灵魂外，它具有人类所有的一切器官。”“如果,圣经,没有明白宣示的话，我们可能要去,为人和猿找一个共同的祖先,。”,法国的,拉马克,（,Lamarck,，,1744-1829,）于,1809,年在其著作,动物哲学,中阐述了其进化思想，于,1815,年在,无脊椎动物学,中提出完整的进化理论。,2,、进化理论的形成,环境条件的转变能够引起生物的变异；,1,）,拉马克进化学说要点,生物是进化而来，具有按等级向上发展的趋向；,最原始的生物源于自然发生，各系统或群体生物并不起源于共同祖先（,生物进化多元论,）；,环境的多样性是生物多样性的原因；,环境条件对植物和低等的动物的影响,直,接,的：,环境的改变机能的改变形态构造的改变,。,水 毛茛,环境条件对有神经系统和习性复杂的动物的影响是,间,接的：,环境的变化,动物需要的变化,动物习性的改变,机能的改变,形态构造的改变,。,用进废退,获得性遗传,在研究动物习性和器官的相互作用中提出两个著名的法则：,用进废退,经常使用的器官发达，不使用的就退化；,获得性状遗传,由器官的用与不用而导致的变异是可以遗传的，并在生物世代间积累。,1859,年,11,月,24,日，,Charles Darwin,，（,1809-1882,）在伦敦出版,物种起源,，提出以,自然选择学说,为核心的进化理论。,3,、达尔文进化理论要点,物种是可变的，进化是逐渐和连续的；,地球上现有的物种源于共同的祖先（,生物进化一元论,）；,生存斗争和自然选择；,（,进化的主要机制,）,在生活条件发生改变的情况下，生物可以在结构上、功能上和习性上,发生变异,。,个体,有利变异的保存与有害变异的消灭称为选择或适者生存，这种,适者生存和不适者淘汰的过程就是自然选择,。自然选择是通过生存斗争实现的,，,生存斗争包含种内斗争、种间斗争和生物与无机自然条件之间的斗争。,生存斗争是由繁殖过剩引起的,；,适应是自然选择的产物,。,变异是不定向的，不定变异是选择的根据，被选择的有利性状将在世代传递过程中逐渐累积保存，物种由此而演变，新种由此而产生（,通过自然选择，即在生存斗争中适者生存的物种起源,）,。,华莱士,（,A.R Wallace,，,1823-1913,），,1855,年发表“,制约新种出现的规律,”。,1857,年在“,论变种无限地离开其原始模式,的倾向,”一文中提出了自然选择为进化机制的观点。,从此,创世,与,进化,一直成为人们热衷讨论的重要主题之一，达尔文及其学说也一直是人们关注的焦点和争论的核心。在科学史上，没有任何一位科学家能比达尔文受到更多的关注和批评，也没有任何一个科学理论能像进化论这样在社会公众之间引起了如此大的反响。,受,物种起源,中达尔文进化理论的启示，赫胥黎,（,Huxley T H,）根据他研究的人类头骨化石等资料,，大胆地提出“,人类是和猿类由同一个祖先分枝而来,”，即人猿同祖论。,1860,年,6,月，在,英国科学促进会,在牛津召开的第,30,届年会上，爆发了生物学家,赫胥黎,与牛津教区的主教,威尔伯福斯,之间的著名争论。,牛津大论战,关于,生物是否是进化,的，,生物是如何进化,的等问题的争论从,18,世纪到现在仍在进行并继续。,为什么在生物进化问题上有如此,多,、如此,久,的争论呢？,3,、,进化理论的发展,新达尔文主义,：产生于,19,世纪末，创立者是德国的生物学家,A,Weismann,（魏斯曼），,主要代表人物如,Mendel,等。,魏斯曼提出，,生物体由种质和体质组成,。种质即遗传物质，专司生殖和遗传；体质执行营养和生长等机能。种质是稳定的、连续的，不受体质的影响，它包含在性细胞核主要是染色体里。,获得性状是体质的变化，因而不能遗传,。,进化是种质的有利变异经自然选择的结果,。,August Weismann,获得性状能够遗传吗？,一般指生物由于,环境条件,的改变而发生的,变异,。,经典遗传学认为，属于不可遗传的变异。,瑞典一个科学小组的一项研究结果表明：对生于,1890-1920,年的瑞典男人的,孙辈,而言，如果其祖父在青少年期间营养很好，那么孙辈因糖尿病而死亡的概率就很高；如果其祖父是在饥饿中长大的，那么孙辈死于心脏病的概率就很小。也就是说，,祖父辈的饮食状态影响到了孙辈的健康状态,。从这个例子可以得到这样一种推测性结论：,个体在发育和生长过程中获得的环境影响，被遗传给了后代,。,研究与实践表明：,环境对疾病有着巨大的影响,。对结肠癌、中风、冠心病和,II,型糖尿病等多种复杂性疾病的统计学分析发现，至少,70,的患者表现出各种不良的“环境因素”，如偏食、超重、不运动和抽烟。如果对不良生活习惯加以改变，就可以大大地降低这些疾病的发生。例如，不抽烟，少喝酒，良好的饮食以及适量的运动，可以让冠心病和中风的患病率降低,70,。,越是复杂的性状或行为，环境发挥的作用就相对越强、越重要,。,表观遗传（,Epigenetics,）,是指,DNA,序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变，即基因型未发生变化而表型却发生了改变，且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递。,主要从以下三个层面上调控基因的表达：,DNA,修饰,蛋白修饰,非编码,RNA,的调控,基因组印迹,是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰，使带有亲代印迹的等位基因具有不同的表达特性，这种修饰常为,DNA,甲基化修饰，也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰,。,在生殖细胞形成早期，来自父方和母方的印迹,(,一般,),将全部被消除,，父方等位基因在精母细胞形成精子时产生新的甲基化模式，在受精时这种甲基化模式还将发生改变；母方等位基因甲基化模式在卵子发生时形成，因此,在受精前来自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式,。,饮食,、遗传基因多态性和,环境中的化学物质的作用,，均可,导致,DNA,的甲基化状态改变,。饮食中的蛋氨酸和叶酸是,DNA,甲基化甲基基团的供体。如果饮食中缺乏叶酸，蛋氨酸或硒元素，就会改变基因的甲基化状态，导致神经管畸形、癌症和动脉硬化。,这种改变是可以遗传的。,受精卵分裂产生的子代每个细胞都具有相同的,DNA,序列，但还有一些信息在,生物体从受精卵发育到一个完整生命体的过程中起重要的作用，这些信息不改变,DNA,序列，却能调控基因组活动，这就是表观遗传信息,，使得动物在一套,DNA,序列的基础上，从一个受精卵,分化,成几百种细胞；而这些不同的细胞，最终形成各类不同的组织器官。,中科院北京基因组研究所的刘江团队以,斑马鱼,为模式生物，绘制了其多个发育阶段的,全基因组,DNA,甲基化图谱,；发现,精子的,DNA,甲基化图谱也可以被遗传到子代，并指导,胚胎早期发育,。,在基因组中除了,DNA,和,RNA,序列以外，还有许多调控基因的信息，它们虽然本身不改变基因的序列，但是可以通过基因修饰，蛋白质与蛋白质、,DNA,和其它分子的相互作用，而,影响和调节基因的功能和特性,，并且,通过细胞分裂和增殖周期影响遗传,。,骤变论,德弗里斯（,H de Vries,）在其,1901,年发表的,突变论,中提出“,突变是不连续的变异，能直接产生新种。自然选择的作用并不重要，只是对突变起所谓的过筛作用,”,。,Hugo de Vries,现代达尔文主义（现代综合进化论）,代表人物有,Johannsen W,，,Morgan,，,杜布赞斯基,等。,种群遗传学,的发展对自然选择学说本身以及相关概念进行了修正和补充。,自然选择决定生物进化的方向，遗传与变异这对矛盾是推动生物进化的动力；,进化的实质是,种群内基因频率和基因型频率的改变,；,突变、选择、隔离是物种形成和生物进化的机制。,现代综合理论要点：,遗传多态现象,（,genetic polymorphism,）,指在一个群体中，同时和经常存在两种或两种以上的变异型或基因型，即复等位现象。,新综合理论（分子水平的综合理论）,遗传负荷,（,genetic load,）是,指一个群体由于有害基因的存在而使其适合度降低的现象,。一般用一个群体中每个个体带有的有害基因的数量来衡量。,分子进化中性论,也称为中性突变进化学说。,1968,年日本国立遗传研究所的木村资生发表了,分子水平上的进化速率,，认为,生物进化的动力在于中性突变,和,突变的漂移固定,。,间断平衡论,1972,年由艾德里奇（,N.Eldredge,）和古尔德（,S.Gould,）提出，认为生物进化的速度不是匀速的，渐进的，而是,突变与渐变的交替出现,，,渐变所形成的变异在总变异量中所占比例很小。,新拉马克主义,认为用进废退、获得性状遗传比自然选择重要，,获得性状可以遗传,；,环境与生物本身相比，更多地,强调环境的作用,；,在结构和功能的关系上，认为,功能决定结构,。,进化论者,创世论者,达尔文主义者,拉马克主义者,从,科学,角度区分,从,哲学,角度区分,无神论,的进化论者,有神论,的进化论者,古老地球派,创世论者,年轻地球派,创世论者,持续创造,的创世论者,智慧设计论派,创世论者,冯秉诚，又名里程，毕业于北京大学生物系。,1978,年于中国科学院研究生院学习，,1981,年获硕士学位。,1982,年赴美，,1987,年获密西根州立大学博士学位。先后在俄亥俄大学和西方储备大学工作。,1993,年至今在威斯康星医学院从事医学基础研究工作。,1992,年复活节受洗。,