生物的完美进化

Theperfectionofanimals

生物的完美进化

by---戚佳炜

郑翔1形态结构的进化1生理功能的进化2行为的进化3

EvolutionaryBiology2一、形态结构的进化（一）新构造的起源及其在进化中的意义谢维尔错夫认为，生物的多功能性是器官系统发育的基础。迈尔从基因角度出发，认为多功能性或基因的多效性是新器官、新构造形成的基础。孟德尔曾记载过两个豌豆品种：一个品种的性状是开紫色的花，结褐色的种子，叶腋上有一个黑斑；另一个品种的性状是开白色的花，结淡色的种子，叶腋上没有黑斑。这两个品种的两组性状总是一起出现，

一个基因控制若干性状EvolutionaryBiology3（二）形态结构进化的两个方向：复杂化和简化复杂化：形态结构由简单到复杂，由低等到高等的进化方向。简化或退化：由结构复杂化向简单化的一种演变过程。例如，寄生生物的运动器官和感觉器官的退化。海鞘EvolutionaryBiology4（三）形态结构进化的总趋势复杂性的提高：结构层次的增加，各结构层次的分化程度增大。(图消化、图循环、图神经)多样性增长：与生境的扩展有关EvolutionaryBiology5

复杂性提高和多样性增长的途径1叠加：蛋白质和核酸独立起源，叠加构成复杂的大分子系统2渐进的适应进化：器官在适应进化的过程中其功能逐渐完善的同时，形态结构趋于复杂化。3旧器官的改造：适应于某一器官在一定的条件下朝着适应新功能的方向特化。最终改变成相对完善的适应新功能的复杂器官。EvolutionaryBiology6（二）新功能起源的基本方式（三）功能进化的实例（四）结构与功能进化的统一性（一）新功能的起源及其在进化中的意义二、生理功能的进化EvolutionaryBiology7（一）新功能的起源及其在进化中的意义

生物进化过程中，随着环境的改变，一些适应新环境的功能也随之出现。新功能的出现具有重要的进化意义，使生物能够更好地适应环境。在系统发展过程中功能是最活跃的因素，常常出现的矛盾是新功能与旧结构之间的矛盾，矛盾的结果往往是创造新的结构满足新的功能。鳔肺EvolutionaryBiology8（二）新功能起源的基本方式

1、功能的强化按结构水平，分为细胞与组织功能强化和器官功能强化。北美瓶子草的长瓶状叶子：在舌头周围有腺体分泌蜜汁引虫入瓶。

猫头鹰EvolutionaryBiology92、功能的扩大指结构功能范围的扩大。动物的前肢EvolutionaryBiology103、功能的更替指动物在进化过程中，由于环境的改变，原先次要的功能逐渐转化为主要的功能，随着功能更替，器官也发生相应变化。中国三尖兽：大小如鼠，是目前世界上已知最早的哺乳动物EvolutionaryBiology11(三)功能进化的实例1、代谢途径的进化以精氨酸为例，当精氨酸的前生命供给发生枯竭时，由于细胞对精氨酸的需求而产生一种选择压力，从而有利于那些能够演化为以某种新的方式获取精氨酸的细胞生存。那些能以较小的能量消耗，将精氨酸类似物转化为精氨酸。在精氨酸不足的选择压力下，此类携带有能够催化精氨酸分子成为精氨酸的多肽分子的细胞便会保存下来。在生物进化过程中，伴随着生命形式从低级向高级，由简单到复杂的发展变化，生化代谢途径在自然选择作用下发生由简单到复杂，由低级到高级的进化，逐渐产生新的代谢机制，生化反应的速率和效率越来越高。精氨酸琥珀酸类西瓜氨酸→精氨酸琥珀酸EvolutionaryBiology122、营养方式的进化生物的营养方式可以分为两大类型：自养：光合自养（植物）和化能自养（化能细菌）异养：吸收营养（微生物）和摄取食物（动物）能氧化硫化合物的细菌EvolutionaryBiology133、免疫系统的进化免疫系统是由淋巴器官、淋巴细胞以及与淋巴细胞的生长、发育、分化和功能有关的细胞和免疫分子组成。淋巴系统的基本功能使识别和消灭侵入有机体的异物。免疫系统经历了从简单到复杂，由低级到高级的进化过程。单细胞生物，如细菌、放线菌和部分真菌，能够分泌某些物质（如酶）消灭异物，其分泌物多是其代谢的产物。

无脊椎动物虽然还不具备对抗原的识别能力，没有高等脊椎动物那样的免疫反应功能，但其体内的“白细胞样细胞”或“巨噬样细胞”对入侵的微生物有一定的抵抗能力，如对毒素的中和、凝集等功能。EvolutionaryBiology14在现生脊椎动物（圆口类、软骨鱼、有尾两栖类、无尾两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类）中均发现进化程度有所差别的免疫系统。圆口类：小淋巴细胞软骨鱼：B细胞和由此产生的IgM硬骨鱼：T细胞，淋巴细胞也有了大、中、小型的分化两栖动物的无尾类：IgM和IgG两种免疫球蛋白分子。EvolutionaryBiology15（四）结构和功能进化的统一性在结构和功能的关系上，存在着是功能决定结构，还是结构决定功能，即功能在先还是结构在先的问题。多数学者倾向于功能决定结构的观点：一定的环境要求生物具有相应的功能去适应它；一定的功能必须由相应的器官和形态结构来完成。器官在形成过程中朝着有利于完成特定功能的方向发展。进化的结果，使得器官（结构）在形态方面达到完成某一功能的最佳状态。EvolutionaryBiology16三、行为的进化行为在这里主要指的是动物行为：指动物体感受信息后有规律的适应性活动。行为是动物利用环境的工具，动物通过行为调节自身和环境的关系。植物也有行为。行为划分1234按获得途径先天性行为学习行为按生物学功能觅食行为生殖行为利他行为争斗行为EvolutionaryBiology17（一）行为进化的基本环节学习行为本能行为（先天性行为）低等学习行为本能反射趋性高等学习行为EvolutionaryBiology18趋性：动物对单向环境因素的刺激所产生的定向反应，趋光、热、化、地等，一般是低等动物对环境的适应方式。EvolutionaryBiology19反射：通过反射弧完成的.本能：由两个以上反射弧参与完成的一系列固有程序的复杂行为，是先天性行为中最高级的行为模式。EvolutionaryBiology20（二）通讯行为的进化通讯：一个个体释放出一种或几种刺激信号，并引起信号接收者发生行为反应。信号：能引起动物发生行为反应的任何符号、姿势和标志等，是信号发送者与信号接收者之间联系的桥梁。EvolutionaryBiology21蜜蜂取食的舞蹈1、圆圈舞、2、8字舞蹈（1）平面上的8字舞（2）垂直面上的8字舞EvolutionaryBiology22（三）争斗行为的进化争斗行为由攻击和逃避两个部分组成。攻击：包括种内攻击和种间攻击两种情况。前者包括防御反应和竞争行为；后者是一种排他性竞争，包括竞争领域和配偶。争斗行为在带来好处的同时，也给争斗者带来伤害。因此，争斗行为在多数情况下属于有节制的争斗行为。EvolutionaryBiology23（四）利他行为的进化1、利他行为的概念和实例利他行为：一个个体的行为对接受者带来好处的同时，给自己带来损失。普遍存在于社会性昆虫、社会性肉食类、灵长类。

EvolutionaryBiology24(五)性行为的进化性行为是繁殖行为的一个组成部分，它是生命的基本现象之一。除了一些低等生物，几乎所有的生物都有性的分化并行有性生殖。1、性的演化史性行为的进化经历了一个从无性繁殖到有性繁殖的过程。

无性繁殖：低等生物有性繁殖：普遍存在于生物界EvolutionaryBiology25影响生物进化的主要因素是什么呢？环境EvolutionaryBiology26生物环境适应影响EvolutionaryBiology27生物在长期的进化过程中形成了对环境的适应性，这种适应性是普遍存在的。现在生存的每一种生物，都具有与其环境相适应的形态结构和生理特征EvolutionaryBiology28观察兔和猫的双眼在头部的位置，你能发现什么问题吗？眼睛的位置与它们的生活方式有什么关系么？EvolutionaryBiology29生物进化与环境存在一定的关系，而构成环境的要素—环境因子对生物的生长、发育等都有着直接或间接的影响。环境因子有着五大特点：综合性、非等价性、不可替代性和互补性、限定性、直接和间接作用性。生物对每一种环境因子都有耐受范围，生物只有在耐受范围内才能正常生长、发育；一旦超过生物在某一环境因子的耐受范围，生物就会受到影响。而且同种生物在不同发育时期对环境因子的耐受范围是不同的，其原因是生物在不同的发育时期它的发育情况、基因的表达情况等都不同，从而使生物对外面环境的需求、耐受能力发生变化。对于同一种环境因子，不同种类的生物其耐受范围也是不同的，其原因是每一种生物都有不同与其他生物的结构、生物特点。生物对某一生态因子地耐范围也不是固定不变的，会受到其他生态因子的影响。这也为生物的进化提供可能。EvolutionaryBiology30长期生活在某一地区的生物，它们的遗传结构和特性受到这个地区生态因子的影响，并产生很好的适应性。但当环境条件改变，或迁居到一个新的地方时，它们的遗传结构和特性就会受到新的环境因子的影响，如果能忍受环境条件的变化，生物就会产生定向的诱导变异，由不习惯到习惯，并逐渐在新环境里顺利生存下来；如果不能，就会从时间长河中被淘汰掉。EvolutionaryBiology31环境引起生物变异，但有些生物变异可以遗传，有些生物变异不可以遗传，生物的变异性状是否具有遗传性根本该变异性状是否与自然环境相协调，就是是否适应环境。EvolutionaryBiology32生物的变异性状是否具有遗传性不在于是否发生在DNA分子水平，即使是生物的变异性状发生在DNA分子水平，相应的性状只要不与环境相协调，也会由于自然环境的诱导作用而使相应的基因发生沉默，从而使变异性状不能遗传给下一代。某一物种迁移到某一寒冷的环境中后，该物种的抗寒机制会得到加强，同时表现出相应的抗寒特征，该物种长期生存在寒冷的环境中，相应的抗寒特征就可以遗传，也可以说