生物的进化与分类.ppt

生物进化与分类生物进化与分类一、生物进化理论与证据一、生物进化理论与证据二、进化的遗传基础二、进化的遗传基础三、物种起源和进化趋势三、物种起源和进化趋势四、生物进化关系与分类四、生物进化关系与分类1一、生物进化理论与证据一、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、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2神创论n一次创造论认为，世界上各种各样的生物，包一次创造论认为，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、一代一就造好放在地球上的，它们永远不变、一代一代地繁衍下来。代地繁衍下来。n连续创造论则认为，世界上各种各样的生物是连续创造论则认为，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。球上过去的物种与现代物种的差别。n19世纪中叶以前，神创论或称特创论一直占世纪中叶以前，神创论或称特创论一直占据着生物学的主导地位。据着生物学的主导地位。n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。31776年，Buffon：不不同同物物种种可可能能有有共共同同祖祖先先，注注意意到到高高繁繁殖殖率与大量夭折死亡相关；在宗教压力下放弃进化观点；率与大量夭折死亡相关；在宗教压力下放弃进化观点；18301830年年，苏苏格格兰兰地地质质学学家家LyellLyell发发表表地地质质学学原原理理第第一一卷卷，阐阐述述了了古古老老地地球球在在很很早早以以前前就就形形成成了了，地地质质过过程程经经历历了了缓缓慢慢渐渐进进的的变变化化。同同时时，古古生生物物化化石石的的研研究究也也被被引引入入了了地地质质学学，为进化理论提供了基础为进化理论提供了基础；DarwinDarwin的的祖祖父父ErasmasErasmas DarwinDarwin也也提提出出了了生生物物进进化化的的可可能能性性，但但没没有有拿拿出出足足够够令令人人信信服服的的证证据据，或或由由于于各各种种时时代代的的局局限限，进进化化论论并并没没有有被被确确立立起起来来，神神创创论论所所占占据据的的主主导导地地位位一一直直没没有有被动摇。被动摇。进化思想的源流进化思想的源流4l拉马克的获得性遗传拉马克的获得性遗传用进废退：用进废退：用进废退是用进废退是指一种动物由于若干世指一种动物由于若干世代中经常使用某器官，代中经常使用某器官，就会使该器官得到发展；就会使该器官得到发展；或者历代少用甚至不用或者历代少用甚至不用某器官，就会使该器官某器官，就会使该器官退化以致完全丧失。退化以致完全丧失。获得性遗传：获得性遗传：由于环境由于环境影响或用进废退所获得影响或用进废退所获得的变异性质，可以通过的变异性质，可以通过繁殖遗传给后代。繁殖遗传给后代。例：长颈鹿的进化例：长颈鹿的进化51858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6n 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。71831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23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！8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。9n 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。10自然选择学说自然选择学说n1遗传遗传n2变异变异 可遗传变异与不可遗传变异可遗传变异与不可遗传变异n3繁殖过剩繁殖过剩 家蝇：1000卵/代，10d/代，一年将地球覆盖2.54cmn4生存竞争生存竞争 种内、种间、环境种内、种间、环境n5适者生存适者生存 生存下来的生物都具有适应性，适应性是在生存下来的生物都具有适应性，适应性是在选择中形成的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，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。自然选择是一个长期、缓慢连续的过程。过度繁殖，生存斗争，遗传和变异，适者生存过度繁殖，生存斗争，遗传和变异，适者生存112、进化论的发展综合进化论综合进化论：基因突变，自然选择和隔离：基因突变，自然选择和隔离 进进化化体体现现在在种种群群遗遗传传组组成成的的改改变变，这这就就决决定定了了进进化化改改变变的的是是整整个个群群体体，而而不不仅仅仅仅是是个个体体。在在自自然然选选择择过过程程中中，生生物物之之间间的的关关系系不不但但有有生生存存竞竞争争，还还有有捕捕食食、寄寄生生、共共生生、合合作作等等多多种种方方式式，这这些些相相互互关关系系只只要要影影响响到到基基因因频频率率的的变变化化和和所所涉涉及及的的相相关关因因素素，都都应应该该有有进进化化的的价价值值。在在生生物物变变异异分分析析时时，还还应应该该将将可可遗遗传传的的变变异异和和非非遗遗传传的的变变异区分开来。异区分开来。12n分子进化的中性学说n中性突变和遗传漂变不会发生选择和适者生存的中性突变和遗传漂变不会发生选择和适者生存的情况。情况。n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。n灾变需要幸存下来的个体需要有更大的变异。跳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。跃式进化可以解释物种以上单元的起源与进化问题。133、生物进化的证据（1）古生物学证据化石14l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。15l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。16（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17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）18（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。19（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。20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人猴子：猴子：8人人鼠鼠 ：30人人八目鳗：八目鳗：12521二、进化的遗传基础二、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22（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。232、影响生物种群进化的因素（1 1）基因突变和基因流动）基因突变和基因流动 突变可产生新的等位基因突变可产生新的等位基因（2 2）小群体的）小群体的遗传漂变遗传漂变 在小群体中由于随机事件的影响，等位基因的频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。遗传漂变。瓶颈效应：杀虫剂与昆虫瓶颈效应：杀虫剂与昆虫 建立者效应建立者效应（3 3）非随机交配和选择）非随机交配和选择 性选择性选择24人工选择与自然选择25三、物种起源和进化趋势三、物种起源和进化趋势1 1、物种的起源、物种的起源（1 1）物种形成的必要条件）物种形成的必要条件隔离隔离 地理隔离：山川、沙漠或海洋等地理障碍。地理隔离：山川、沙漠或海洋等地理障碍。生生 殖殖 隔隔 离离：指指 生生 物物 之之 间间 不不 能能 自自 由由 交交 配配 或或 交交 配配 后后 不不 能能 产产 生可育性后代的现象。生可育性后代的现象。生殖隔离包括：生殖隔离包括：1 1、交交配配前前生生殖殖隔隔离离：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 2、交交配配后后生生殖殖隔隔离离：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26例：加帕戈斯群岛上发现的13种地雀的进化过程l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。27物种和品种物种和品种物物种种（species）具具有有一一定定的的形形态态和和生生理理特特征征，有有一一定定的的自自然然分分布布范范围围的的植植物物类类群群，能能自自然然交交配，产生正常能育的后代。配，产生正常能育的后代。品品种种（cultivar 缩缩写写 cv.）不不是是分分类类学学中中的的一一个个单单位位，只只用用于于栽栽培培植植物物的的分分类类上上，在在野野生生植植物物中中不不使使用用品品种种这这一一名名词词。它它是是人人类类经经过过培培育育选选择择而而形形成成的的类类型型，其其经经济济性性状状及及生生物物学学特特性性符符合合人人类类需需要要，要要进进行行买买卖卖，成成为为商商品品后后，才才能能称称为为品品种种，否否则则只只能能叫叫品品系系。药药材材中中一一般般称称的的品品种种，有有时时指指分分类类学学上上的的种种，有有时时又又指指栽栽培培的药用植物的品种。的药用植物的品种。28渐变式渐变式 继继承承式式：指指一一个个物物种种通通过过漫漫长长的的地地质质年年代代的的演演变变，逐逐渐积累微小变异而发展形成新物种。渐积累微小变异而发展形成新物种。分分化化式式：指指一一个个物物种种的的两两个个或或多多个个群群体体，由由于于地地理理的的隔隔离离而而逐逐渐渐分分化化成成两两个个或或多多个个亚亚种种，然然后后再再发发展展出出生生殖殖上上的隔离，形成两个或多个新的物种。的隔离，形成两个或多个新的物种。爆发式爆发式（2 2）物种形成的方式）物种形成的方式292 2、生物进化的趋势、生物进化的趋势（1）趋异进化和适应辐射）趋异进化和适应辐射（2）趋同进化和平行进化）趋同进化和平行进化（3）协同进化）协同进化3、物种选择和灭绝、物种选择和灭绝30四、生物进化关系与分类四、生物进化关系与分类1、物种多样性的分类、物种多样性的分类（1 1）物种的命名：双名法物种的命名：双名法 林奈林奈 1753 1753年年 属名属名 +种加词种加词 +定名人定名人 名词名词 形容词或名词形容词或名词 例：水稻例：水稻 Oryza sativaOryza sativa L.L.现代人现代人 Homo sapiensHomo sapiens31（2）生物分类的等级系统）生物分类的等级系统界、门、纲、目、科、属、种界、门、纲、目、科、属、种322、生物界的划分及其进化关系、生物界的划分及其进化关系LinnaeusLinnaeus17531753两界系统两界系统植物界植物界 动物界。动物界。Hogg Hogg 18601860 三界系统三界系统植物界植物界 动物界动物界 原生生物界原生生物界 3319691969 Whittaker五界系统五界系统动物界动物界植物界植物界真菌界真菌界原生生物界原生生物界 原核生物界原核生物界3419491949JahnJahn六界系统六界系统动物界动物界植物界植物界真菌界真菌界原生生物界原生生物界原核生物界原核生物界病毒界病毒界3519891989年，年，Cavalier-SmithCavalier-Smith的八界系统的八界系统古真核生物界古真核生物界古细菌界古细菌界真细菌界真细菌界原核生物原核生物古真核生物超界古真核生物超界后真核生物超界后真核生物超界真核生物真核生物原生动物界原生动物界动物界动物界藻藻 界界真菌界真菌界植物界植物界36我国学者对生物分界的意见我国学者对生物分界的意见 19661966年，邓叔群根据营养方式划分：年，邓叔群根据营养方式划分：植物界植物界光合自养光合自养 动物界动物界摄食摄食 真菌界真菌界异养异养 19651965年，胡先彇：年，胡先彇：始生总界始生总界 病毒界病毒界 胞生总界胞生总界 细菌界细菌界 粘菌界粘菌界 真菌界真菌界 植物界植物界 动物界动物界 19791979年，陈世骧：年，陈世骧：非细胞总界非细胞总界 病毒界病毒界 原核总界原核总界 细菌界细菌界 蓝藻界蓝藻界 真核总界真核总界 植物界植物界 真菌界真菌界 动物界动物界37继承式物种形成38分化式物种形成分化式物种形成39爆发式物种形成爆发式物种形成40