第1章绪论(生物起源与进化)

1、生物起源与进化生物起源与进化讲课老师：何风华讲课老师：何风华生命科学学院生命科学学院遗传学、生物统计学、进化论遗传学、生物统计学、进化论联系电话：联系电话：教材教材 李难李难. 进化生物学基础进化生物学基础. 高等教育出版社，高等教育出版社，2005. (亚马逊网、当当网、天猫、京东商城亚马逊网、当当网、天猫、京东商城)主要参考书主要参考书 张昀张昀. 生物进化生物进化. 北京大学出版社北京大学出版社. 1998. 沈银柱沈银柱. 进化生物学进化生物学. 高等教育出版社，高等教育出版社，2002. Brian Charlesworth著著, 舒中亚译舒中亚译. 进化进化-牛津通牛津通识教育读本

2、识教育读本. 译林出版社，译林出版社，2015. 迈尔著迈尔著, 田洺译田洺译. 2009. 进化是什么进化是什么. 上海上海: 上海上海科学技术出版社科学技术出版社. 周志炎院士周志炎院士. 远古的悸动远古的悸动生命起源与进化生命起源与进化. 凤凤凰出版传媒集团，凰出版传媒集团，2010.课程要求及考试形式课程要求及考试形式 有一定的生物学基础有一定的生物学基础 对本课程感兴趣对本课程感兴趣 有英文基础（有一些英文动画和术语）有英文基础（有一些英文动画和术语） 积极参加课堂讨论积极参加课堂讨论 准时上课（点名抽查），关闭手机准时上课（点名抽查），关闭手机 考试形式和成绩：考试形式和成绩： 期

3、末开卷考试（期末开卷考试（70）平时（）平时（30）摸底测验（摸底测验（5分钟）分钟） 请简单写出你所理解的请简单写出你所理解的“生物进化生物进化” 写出对生物进化理论有直接的重要贡献写出对生物进化理论有直接的重要贡献的三位学者的姓名的三位学者的姓名进化这个概念，不同的人有不同的理解进化这个概念，不同的人有不同的理解 对于生物学家，进化就是指遗传进化（对于生物学家，进化就是指遗传进化（变异的逐代积累）变异的逐代积累） 在其他学科中，它的意思是随时间而发在其他学科中，它的意思是随时间而发生的变化或展开。生的变化或展开。 进化有时还带有渐进的含义，以区别于进化有时还带有渐进的含义，以区别于革命。革

4、命。剑桥年度主题讲座剑桥年度主题讲座 (1995, 进化进化) 从玻意耳法则到达尔文革命从玻意耳法则到达尔文革命(进化论的进化进化论的进化) 细胞发育的进化细胞发育的进化 枪炮和病菌的进化枪炮和病菌的进化 伦敦的进化伦敦的进化 社会的进化社会的进化 小说的进化小说的进化 科学的进化科学的进化 宇宙的进化宇宙的进化剑桥年度主题讲座剑桥年度主题讲座 ( 起源起源 ) 宇宙的起源宇宙的起源 太阳系的起源太阳系的起源 复杂结构的起源复杂结构的起源 人类的起源和进化人类的起源和进化 社会行为的起源社会行为的起源 社会的起源社会的起源 语言的起源语言的起源进化论是生命科学基础的基础进化论是生命科学基础的基

5、础 地球上多彩的生命由进化而来，并在继地球上多彩的生命由进化而来，并在继续进化。续进化。 随着各种数据、证据不断增多，新的技随着各种数据、证据不断增多，新的技术和分析方法不断被发明，生物进化论术和分析方法不断被发明，生物进化论越来越受到应有的重视；越来越受到应有的重视； 有关进化的各种学说、理论对生命科学有关进化的各种学说、理论对生命科学的各个领域的理论研究和应用具有重要的各个领域的理论研究和应用具有重要的指导意义。的指导意义。恩格思：恩格思： 19世纪三大自然科学发现之一世纪三大自然科学发现之一细胞学说、进化论、能量守恒定律细胞学说、进化论、能量守恒定律 进化论是生物学中最大的统一理进化论是

6、生物学中最大的统一理论。论。 E. Mayr (evolutionary biologist) 如果不借助于进化的观点，生物如果不借助于进化的观点，生物学上的事情就变得情理不通。学上的事情就变得情理不通。(Nothing in biology makes sense except in the light of evolution.) Th. Dobzhansky (geneticist and evolutionary biologist)进化论生物学家的评论进化论生物学家的评论第一部分第一部分 引论引论 生物世界的多样性及其解释生物世界的多样性及其解释 已记载的物种约有已记载的物种约有20

7、0多万种，其中植物多万种，其中植物40多万种，动物约多万种，动物约150多万种，微生物约多万种，微生物约20多万多万种。种。 实际上可能有实际上可能有500 1000万种，万种，80%生活生活在热带地区；据估计，现存生物只占曾生活在在热带地区；据估计，现存生物只占曾生活在地球上物种的地球上物种的0.01 0.001%。 对生物多样性的解释对生物多样性的解释 神创论：神创论： 圣经圣经创世纪创世纪：物种是独立创建的，物种：物种是独立创建的，物种不变不变 威廉威廉 佩利佩利 (1743-1805)：“手表类比手表类比” 盘古开天辟地、女娲造人的神话传说盘古开天辟地、女娲造人的神话传说 进化论进化论

8、 Lamarck、Darwin等人提出的观点等人提出的观点 哲学家对生物多样性的解释哲学家对生物多样性的解释 静态的、短期的世界（静态的、短期的世界（short duration） 神创论（神学的解释）神创论（神学的解释） 静态的、无限期的世界静态的、无限期的世界 古希腊一些哲学家的看法古希腊一些哲学家的看法 周期性的、循环的世界周期性的、循环的世界 周而复始，无限循环（兴盛周而复始，无限循环（兴盛衰落衰落兴盛兴盛），受），受“脉动宇宙脉动宇宙”观点的影响观点的影响 渐变的、进化的世界渐变的、进化的世界 Lamarck、Darwin等人提出的观点等人提出的观点现代生物学促进进化论发展现代生物学

9、促进进化论发展 动物进化动物进化的几次质变的几次质变和阶段和阶段（吴汝康）（吴汝康）(大约大约38亿年前亿年前)1.1.1 生物进化的定义生物进化的定义 生物进化生物进化(evolution): 是指生物种群在一定时间是指生物种群在一定时间内性状和遗传组成上的变化。内性状和遗传组成上的变化。 进化一词原系拉丁语，意思是进化一词原系拉丁语，意思是“将卷着的物体将卷着的物体展开展开(unfolding)” 1864-67年，英国哲学家兼诗人年，英国哲学家兼诗人H. Spencer的定的定义：物质从无序到有序，从同质到异质，从简义：物质从无序到有序，从同质到异质，从简单到复杂的有向的变化过程单到复杂

10、的有向的变化过程 19世纪中叶，世纪中叶，evolution的通俗含义为的通俗含义为“一种缓一种缓慢、有秩序地从简单到复杂的发展过程慢、有秩序地从简单到复杂的发展过程”(进进步步)。“生物进化生物进化” Darwin 怎么看？怎么看？ Descent with modification (by means of natural selection) 生物特征代代相传，略有改变生物特征代代相传，略有改变 ；或生物在形态；或生物在形态、生理和行为上发生的世代之间十分缓慢、可、生理和行为上发生的世代之间十分缓慢、可遗传的变化遗传的变化 Evolution 更确切的翻译为更确切的翻译为“演化演化” T

11、ransmutation: 演变演变1.1.2 进化生物学进化生物学 进化论（进化论（The theory of evolution） 研究物种起源与演变的科学理论研究物种起源与演变的科学理论 早期的进化论知识包含在博物学之中早期的进化论知识包含在博物学之中 进化生物学（进化生物学（evolutionary biology） 以进化论为基本理论，研究生物进化的科学以进化论为基本理论，研究生物进化的科学：生命起源，生物进化的过程、证据、原因：生命起源，生物进化的过程、证据、原因、规律、学说以及生物进化与地球的关系等、规律、学说以及生物进化与地球的关系等等。等。 进化的思想已渗透到生物科学的各个方

12、面，进进化的思想已渗透到生物科学的各个方面，进化的概念已被广泛用于化的概念已被广泛用于生物科学以外生物科学以外的领域！的领域！1.2 进化科学的历史进程进化科学的历史进程 阿那克西曼德阿那克西曼德 (Anaximander, 611-546BC): 古古希腊哲学家最早提出所有生物是相互关联并不希腊哲学家最早提出所有生物是相互关联并不断变化的断变化的 Lao-Tzu (老子，传说老子，传说600-470 BC：道德经：道德经)： 道生一，一生二，二生三，三生万物。道生一，一生二，二生三，三生万物。 Aristotle（335322BC）: “Scala Naturae”(Ladder of Li

13、fe), 非生命物质非生命物质植物植物水母水母昆虫昆虫螃蟹螃蟹章鱼章鱼鱼类鱼类鲸类鲸类爬行爬行类类鸟类鸟类哺乳类哺乳类人人 “创世纪创世纪”（中世纪）：所有生物（中世纪）：所有生物由由上帝在六上帝在六天内创造天内创造 J. Ussher (1600中叶）：爱尔兰大主教根据中叶）：爱尔兰大主教根据“创世纪创世纪”所述的时间，算出地球形成的日期是所述的时间，算出地球形成的日期是公元前公元前4004年年10月月26日上午日上午9点钟点钟 da Vinci: 算出意大利算出意大利Po River河床的层积物有河床的层积物有200,000年的历史年的历史 J. Hutton (1795年）：现代地质学之

14、父，均变年）：现代地质学之父，均变论创始人，认为地球不可能只有论创始人，认为地球不可能只有5000年的历史年的历史 C. Lyell (1800s): 地质变化是一长期而缓慢的过地质变化是一长期而缓慢的过程程(Principle of Geology) G. De Buffon (1707-1788): 法国人，认为物种法国人，认为物种是可变的，是因为环境的变化造成的。他在是可变的，是因为环境的变化造成的。他在博物学博物学这部共有这部共有44卷的百科全书式的巨著中卷的百科全书式的巨著中提出了该观点，指出地球的历史应比提出了该观点，指出地球的历史应比圣经圣经上说的几千年要长得多。但在宗教的逼迫下

15、放上说的几千年要长得多。但在宗教的逼迫下放弃他的观点弃他的观点 C. Linne (1707-1802): 双名法，分类阶层，相双名法，分类阶层，相信上帝，后在大量的事实的基础上产生了怀疑信上帝，后在大量的事实的基础上产生了怀疑 Erasmus Darwin (1731-1802): C. 达尔文的祖父达尔文的祖父，认为生物是在缓慢变化的，后天获得的特性，认为生物是在缓慢变化的，后天获得的特性可以遗传可以遗传 W. “Strata” Smith (1769-1839): 地层学的创始地层学的创始人，认为不同历史时期的地层中有各自的生物人，认为不同历史时期的地层中有各自的生物化石化石 J. de

16、 Lamarck (1744-1829): 1809年出版年出版动物动物哲学哲学。高等、复杂的生物由低等、简单的生。高等、复杂的生物由低等、简单的生物演变而来，动力来自生物自身的愿望物演变而来，动力来自生物自身的愿望(internal desire)，获得性状遗传，获得性状遗传(inheritance of acquired characters) B.G. Cuvier (1769-1832): 法国古生物学家和解法国古生物学家和解剖学家，认为生物的适应是绝对完善的，相信剖学家，认为生物的适应是绝对完善的，相信灾变论，灾难后造物主重新造物。灾变论，灾难后造物主重新造物。 居维叶的居维叶的古化

17、石古化石宣告古生物学的诞生，化宣告古生物学的诞生，化石为生物进化提供了直接证据。石为生物进化提供了直接证据。 C. Darwin(1809-1882): 物种起源（物种起源（ “On the Origin of Species”), 提出了以自然选择为基础提出了以自然选择为基础的生物进化论。的生物进化论。 魏斯曼魏斯曼 (Weismann): 1892年以后，提出种质连年以后，提出种质连续理论，强调自然选择，新达尔文主义（续理论，强调自然选择，新达尔文主义（Neodarwinism) 1865年，孟德尔发现遗传学的分离和自由组合年，孟德尔发现遗传学的分离和自由组合规律。规律。1900年，孟德尔

18、遗传定律被重新发现。年，孟德尔遗传定律被重新发现。1926年，摩尔根年，摩尔根 基因论基因论，创立基因理论和，创立基因理论和细胞遗传学，揭示了遗传变异的机制，为进化细胞遗传学，揭示了遗传变异的机制，为进化论进入现代科学行列奠定了基础。论进入现代科学行列奠定了基础。 20世纪世纪30、40年代，年代，Fisher, Wright, Dobzhansky, Huxley, Stebbins等，创立了综合等，创立了综合进化论，形成了现代进化学说的主流学派。进化论，形成了现代进化学说的主流学派。 1953年，年，Watson & Crick “DNA双螺旋结构双螺旋结构” 1960s: 分子进化，分子

19、进化，木村资生等提出了分子进木村资生等提出了分子进化的化的中性学说中性学说 1972年，以年，以S. Gould为首的间断平衡论为首的间断平衡论 二十一世纪：？二十一世纪：？ 进化论本身就在不断地进化！进化论本身就在不断地进化！生物进化研究的一些特点生物进化研究的一些特点 不可重复性不可重复性 人的生命时间有限人的生命时间有限 化石材料的不完整性和可遇不可求化石材料的不完整性和可遇不可求 不同学派很常见不同学派很常见 (如形态特征极性的判断如形态特征极性的判断) 综合性综合性生物进化研究内容及方法论生物进化研究内容及方法论1. 研究进化的过程研究进化的过程 进化的事实和证据进化的事实和证据 生

20、物界的连续性（系统发生）生物界的连续性（系统发生） 生物界的不连续性（物种形成和灭绝）生物界的不连续性（物种形成和灭绝） 进化的速度和方向（趋势）进化的速度和方向（趋势）2. 研究进化的原因、机制和动力研究进化的原因、机制和动力 遗传遗传 变异变异 进化因素（内因、外因）进化因素（内因、外因）生物起源与进化生物起源与进化一、绪论一、绪论 (生物进化的概念生物进化的概念)二、进化论的进化二、进化论的进化 (生物进化的理论生物进化的理论)三、生物进化的三、生物进化的证据证据四、生命的起源四、生命的起源 (化学进化、细胞的起源化学进化、细胞的起源) (历程历程)五、多细胞生物的进化五、多细胞生物的进化六、人类起源与进化六、人类起源与进化七、生物进化的遗传七、生物进化的遗传机制机制 (小进化、物种形成小进化、物种形成)()八