生物进化的基本规律

生物进化的基本规律第1页，共66页，2023年，2月20日，星期一一、遗传1.孟德尔遗传学定律

孟德尔（G.J.Mendel），奥地利学者

1843年进入布尔诺奥古斯丁教派修道院自学物理学、植物学等（修道院植物园）

1851年进入维也纳大学，主攻物理学、各门类生物学等，毕业回修道院代理教师

1865年，发表《植物杂交的试验》论文，提出遗传学定律（豌豆实验）

——奠定了遗传学基础，但35年之后才被承认和尊重第一节遗传与变异第2页，共66页，2023年，2月20日，星期一（1）分离定律具有相对性状的纯质亲本杂交时，子一代所有个体都表现的性状称显性性状，未表现的性状称隐性性状；子二代两种性状表现分离，二者出现的比例为31。

——孟德尔原始定义杂交体在进行减数分裂时，等位基因随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随着配子遗传给后代。——现代遗传学定义第3页，共66页，2023年，2月20日，星期一（2）独立分配定律（自由组合定律）2对（或2对以上）相对性状分离后，又随机组合，在子二代中出现独立分配现象。2对相对性状出现4对表现型的比例为9331。——孟德尔原始定义杂合体在进行减数分裂时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。——现代遗传学定义孟德尔1865年将上述遗传物质称为遗传因子第4页，共66页，2023年，2月20日，星期一孟德尔第5页，共66页，2023年，2月20日，星期一孟德尔定律第6页，共66页，2023年，2月20日，星期一第7页，共66页，2023年，2月20日，星期一达尔文第8页，共66页，2023年，2月20日，星期一（三）现代生物学生命观（20世纪-）1901年，费谢尔：蛋白质是具一定原子组成和专一结构的大分子2.1903年，萨顿：根据染色体分离研究，认为孟德尔的“遗传因子”就是染色体——染色体理论3.1909年，科塞尔：发现构成核酸的四种核苷酸；核苷酸由碱基、糖、磷组成A腺嘌呤碱基T胸腺嘧啶C胞嘧啶G鸟嘌呤第9页，共66页，2023年，2月20日，星期一4.1926年，摩尔根（ThomasHuntMorgan）：《基因理论》——基因传说、遗传学（1933年获诺贝尔医学奖）5.1936年，奥巴林（AleksandrIvanovichOparin)：《生命起源》——提出生命源于非生命物质的假说

1953年，米勒：原始大气合成有机物实验——米勒实验（对阐明生命的起源作出了贡献）6.1944年，艾弗里、麦卡蒂、麦克劳德：用提取核的酸，成功地引起细菌中所见的遗传性状转换——确定基因就是核酸

1946年，哈马尔斯登：应用同位素确认核酸中的

DNA是遗传物质7.1948年，卡尔文、宾逊：探明光合作用中，CO2固定过程——卡尔文循环第10页，共66页，2023年，2月20日，星期一摩尔根第11页，共66页，2023年，2月20日，星期一埃弗里第12页，共66页，2023年，2月20日，星期一2.近代遗传学对遗传本质的认识1865年，孟德尔：“遗传因子”1909年，约翰森：“遗传基因”“基因”基因型表现型1869年，密歇尔：核素1889年，阿尔特曼：“核素”“核酸”1909年，科塞尔：核酸四种核苷酸核苷酸四种碱基1903年，萨顿：“遗传因子”=“染色体”性状第13页，共66页，2023年，2月20日，星期一1915年，摩尔根等：“遗传因子”位于染色体上是染色体特定位置（座位）；通过染色体断裂和重组，可以与它周围因子分离。1944年，艾弗里等：遗传物质（基因）核酸（DNA）1953年，沃森、克里克：DNA双螺旋；基因DNA分子区段第14页，共66页，2023年，2月20日，星期一第15页，共66页，2023年，2月20日，星期一第16页，共66页，2023年，2月20日，星期一二、遗传变异1.变异：同种生物世代之间或同代不同个体之间的差异。一定变异（定向变异）不定变异遗传变异不遗传变异2.遗传变异：由于遗传物质的变化所造成的变异，一般是可遗传的。变异（有无方向）变异（能否遗传）第17页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.遗传变异产生的分子机制——突变突变的类型：（1）点突变（基因突变）（2）染色体突变（染色体畸变、异常）——生物进化的主要原因（3）基因重组（有性生殖）第18页，共66页，2023年，2月20日，星期一第19页，共66页，2023年，2月20日，星期一一、遗传的变异与自然选择

遗传的变异：一切生物都有变异的特性，许多变异能够遗传。变异新种

自然选择：生物与其周围的环境有着极其复杂的联系又和它不断进行着斗争（生存竞争），在竞争中有利的变异得到保存并遗传给后代，不利的变异则不能生存而被淘汰。简言之，

最适者生存，不适者淘汰。

自然选择在不断变化的环境中使生物适应环境而不断变革，因此生物永远在演化中。第二节自然选择与物种形成第20页，共66页，2023年，2月20日，星期一二、物种的形成1.物种物种是由构造、习性、机能相似的一个或多个居群所组成的一群个体;居群是指生活在同一地点属于同一种的一群个体。在行有性生殖的生物中，同种的居群个体间具有经交配可相互交流遗传信息和产生正常可育后代的实际或潜在能力。2.物种形成（物种起源）的标志生物进化中：生殖作用连续性的间断遗传机制上：基因只能在种内交流

物种定义的本质是生殖隔离！物质的界定可以用生殖隔离去检验！第21页，共66页，2023年，2月20日，星期一地球上现生的物种第22页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.物种形成方式——渐进式和骤变式①渐进式物种形成：物种经长期缓慢地逐渐形成另一新种。a.地理隔离是渐进式物种形成的主要原因b.渐进式物种形成通过亚种（中间阶段）完成c.渐进式物种形成需经历很长时间

A.继承式物种形成：一物种在一地区随时间逐渐变化为另外的新种，旧种被新种所代替，种数为增加。（所形成的种称时间种或年代种）B.分化式物种形成：一个物种在其分布范围内逐渐分化成两个或两个以上的物种（地理隔离的结果）。第23页，共66页，2023年，2月20日，星期一AAABB时间进化改变继承式物种形成分化式物种形成第24页，共66页，2023年，2月20日，星期一第25页，共66页，2023年，2月20日，星期一①骤变式物种形成：物种可迅变形成，包括同域和异域迅变，其特点是少数个体通过生境隔离和迅变，可在短时期形成新种，一般无中间过渡类型。

代表理论：点断平衡论，由美国学者格兰特(Grant，1963)提出，即大多数物种的形成是在地质历史上可忽略不计的短暂时间内，通过迅变形成新的物种，物种形成后保持长期稳定，而在选择作用下缓慢的变异。

渐变形成的变异量很小，突变是形成物种的主流。第26页，共66页，2023年，2月20日，星期一第27页，共66页，2023年，2月20日，星期一演化：研究生物发展历史和演变规律的科学生物演化可分为微演化和宏演化微演化（microevolution）：研究种以下的演化，属现代生物学研究范畴宏演化（macroevolution）：研究种以上分类单元的演化，属古生物学研究范畴第三节生物的演化规律第28页，共66页，2023年，2月20日，星期一一、演化的方式1.复化式进化（全面进化、上升进化）生物体的形态构造、生理机能由简单到复杂、由低等到高等的全面演化过程。2.分化式演化（特异适应）：生物对不同环境的适应所呈现多方面的分化，演化水平属同一等级，在形态、生理功能等方面并未普遍提高。包括趋异与辐射、趋同和并行演化第29页，共66页，2023年，2月20日，星期一2.分化式演化（1）趋异与辐射：

由一个共同的祖先适应于不同环境，向不同方向的过程称趋异。如趋异在短时间内呈辐射状多方向发展以适应不同环境条件则称为辐射。第30页，共66页，2023年，2月20日，星期一2.分化式演化（2）趋同：

指亲缘关系较远的不同生物，由于长期处于相同的生活环境呈现形态特征上的相似。

不同生物外形上的相似。第31页，共66页，2023年，2月20日，星期一第32页，共66页，2023年，2月20日，星期一2.分化式演化：（3）平(并)行演化：

指两个来自共同祖先的类群，由于生活在不同环境而产生分歧（趋异），后来又因为生活在相似的环境下而产生的并行相似适应性状。第33页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.特化：生物经辐射适应对某一特定环境具有高度的适应能力，部分器官特别发达，某些部分则明显退化。

如现代马的单趾是特化的产物4.退化：生物的身体结构由复杂变为简单为更适应特定的生活环境的演化。表现为生物的大多数器官退化，只个别器官发达，是寄生和固着生活方式的一种适应。

如寄生于人体内的蛔虫，各种器官退化，只有生殖系统发达。第34页，共66页，2023年，2月20日，星期一二、生物进化的基本规律

1.前进性发展地球生物的进化过程表现为由简单到复杂、由低等到高等、由少数到多数---复化式进化和分化式演化是生物进化的主要方式.2.不可逆性生物在发展演化的过程中不能简单地重复过去。即生物的器官及其它特征在发展过程中已经消失则不能再生；已经绝灭的生物不能再出现。第35页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.重演律个体发育是系统发育的简单重演。

个体发育：生物个体自生命开始到死亡的整个发育过程。系统发育：是指生物种族的发展史，可指一个类群形成的历史，也可指生命自起源以后至今的整个过程。

4.相关律

某种器官的构造发生变异，必然会引起其它器官相应随之变化第36页，共66页，2023年，2月20日，星期一第37页，共66页，2023年，2月20日，星期一

三、绝灭1.绝灭的理论①绝灭的概念任何物种的命运：线系长期延续——“活化石”线系延续进化为新时间种分支成新种线系终止——绝灭

绝灭：某类生物完全消失，未留下后裔第38页，共66页，2023年，2月20日，星期一活化石第39页，共66页，2023年，2月20日，星期一鲎第40页，共66页，2023年，2月20日，星期一鹦鹉螺类第41页，共66页，2023年，2月20日，星期一鹦鹉螺第42页，共66页，2023年，2月20日，星期一鹦鹉螺第43页，共66页，2023年，2月20日，星期一银杏第44页，共66页，2023年，2月20日，星期一银杏类化石第45页，共66页，2023年，2月20日，星期一

②绝灭类型：a.常规绝灭：正常的老种与新种交替b.集群绝灭：非正常的大规模绝灭如白垩纪末期的集群绝灭集群绝灭与而后大规模辐射适应构成地球生命史上大的毁灭与大创造。第46页，共66页，2023年，2月20日，星期一③对集群绝灭的认识

a.居维叶：创世论代表突变论代表

b.新灾变论地球历史上周期性的突变与渐变相结合，突变为主导地位。生物集群绝灭是不同于常规绝灭的异常事件，需用特殊原因解释。地球以外的原因：天体撞击超新星爆发第47页，共66页，2023年，2月20日，星期一2.地质历史上几次重大的

生物集群绝灭事件①晚奥陶世大绝灭（距今约4.4亿年）②晚泥盆世大绝灭（距今约3.6亿年）③晚二叠世大绝灭（距今约2.5亿年）④晚三叠世大绝灭（距今约2.0亿年）⑤晚白垩世大绝灭（距今约0.655亿年）第48页，共66页，2023年，2月20日，星期一①晚奥陶世大绝灭（距今约4.4亿年）发生在古生代的海洋里，主要是珊瑚类、腕足动物、三叶虫等种类的数量急剧下降。原因可能是气候的聚变，先冷后暖，首先是古冈瓦纳大陆冰层形成导致气候变凉、海平面下降，许多浅海生的生物整体发生绝灭。随后又由于气候变暖、冰层消融、海平面迅速上升而引起水体缺氧，又使大量的其他浅海生物消亡。此次事件最终导致12%的科绝灭。第49页，共66页，2023年，2月20日，星期一②晚泥盆世大绝灭（距今约3.6亿年）此次大绝灭的影响范围较大，总体上超过20％的科、50％的属和80％的种均遭绝灭，其中，对浅海海域底栖和海洋浮游生物的影响最明显。多数腕足动物、珊瑚类都绝灭了，游泳生物中的棱角石类全部灭亡。其原因可能是气候变凉、海平面下降、缺氧等因素。还有人认为是陆生植物还不能维持陆地环境，大量泥沙进入海中，从而导致海水混浊、生物绝灭。第50页，共66页，2023年，2月20日，星期一③晚二叠世大绝灭（距今约2.5亿年）这是生物历史中规模最大的一次绝灭，有52％的科、80％的属和95％的种级分类单元永远消失了，大量繁盛于古生代的海洋底栖动物（如腕足类以及有孔虫、海百合、苔薛虫、菊石、鱼类等）都受到了重创，三叶虫、四射和床板珊瑚等都绝灭了，古两栖、爬行类中有27个科绝灭了，这次绝灭标志着古生代的结束、中生代的开始。这次绝灭的可能原因有火山爆发和海平面升降两种假说。第51页，共66页，2023年，2月20日，星期一④晚三叠世大绝灭（距今约2.0亿年）在这次大绝灭中，有23％以上的海洋和陆地动物的科绝灭了。主要包括海绵、腹足类、双壳类、昆虫和各种海洋爬行动物及许多脊椎动物类群都受到了重创，头足类丧失了58个的科，菊石仅剩下1个科，而爬行动物的5个科全部绝灭。本次大绝灭的原因不详，尚有待于进一步探讨。第52页，共66页，2023年，2月20日，星期一⑤晚白垩世大绝灭（距今约0.655亿年）这次大绝灭标志着中生代的结束、新生代的开始。它重创了海洋浮游和游泳生物，菊石和箭石等均告绝灭。尤其是称霸一时的爬行动物恐龙全部绝灭，成为这次大绝灭的一个最醒目的标志。海绵动物、陆生植物也受到了重创，而海洋底栖生物的受害程度较小。为探讨白垩纪大绝灭的原因提供了间接的证据。由