第五章.遗传与进化

第五章遗传与进化第一节遗传变异与进化达尔文：生物进化是自然选择作用于生存能力、繁殖能力各不相同的个体的结果。近代：生物进化是种群遗传组成的变化，起始点是形成不同基因型的个体。一、遗传变异的来源达尔文对变异的机理并不清楚。Fisher(1930)以数学模型证实，变异量越大，进化越快。Ayala（1965）的果蝇实验进行了验证。1、染色体畸变是染色体结构或数目发生了异常变化1）、结构变异：缺失：正常染色体上某片段的丢失。重复：染色体增加了部分片段。倒位：染色体片段颠倒180度后再重接。易位：非同源染色体之间产生部分片段的交换。人类的猫叫综合症第5号染色体缺失（短臂缺失）患儿发出咪咪声，耳位低下，智商仅20～40.缺失重复、倒位2）、染色体数目的改变无籽西瓜整倍体Down氏综合症

（21三体）群体发病率1/650症状:

眼裂小，舌常外伸并有舌裂，掌纹异常，生长迟缓，智力低下病因：47（2n+1),21号染色体多一条非整倍体2、基因突变

基因的结构发生改变，编码氨基酸的DNA碱基发生变化，通常有碱基替换，移码突变等。三联体密码改变，编码的氨基酸、蛋白质的结构功能随之改变。镰刀型贫血颉氨酸谷氨酸——血红蛋白β链基因突变半胱氨酸精氨酸——血红蛋白β链基因突变种群与基因库种群：在一定的时间占据一定的空间的同种生物的自然组合。基因库：孟德尔种群内，全部个体的基因型的总和。二、遗传的保守性——哈代－温伯格平衡（Hardy－wenberg

epuilibrium）定律哈代－温伯格平衡（Hardy－wenberg

epuilibrium）定律

在稳定无外力的环境条件下，一个无限大的，完全随机交配的种群中，其基因型的频率或总的基因频率在后代中保持不变。pA×pAqa×pApA×qaqa×qapAqapAqaF1：=p2AA+2pqAa+q2aa=1F2：A=p2+1/2×2pq=p(p+q)=pa=q2+1/2×2pq=q(p+q)=q亲代：AA,aa

频率：p+q=1比较解剖学证据胚胎学证据古生物学证据生化与分子生物学证据第二节、生物进化的证据同源器官（homologousorgan）

具有相同的胚胎发育历程痕迹器官（rudimentaryorgan）

保留有祖先的遗传基础同功器官（analogousorgan）执行相同的功能，但来源不同比较解剖学证据痕迹器官同源器官胚胎学证据个体发育：胚胎发育、胚后发育。系统发育：又称为种系发生，是生物种族的发展史。冯.贝尔法则：种系特征发育阶段个体性状歧化阶段海克尔的生物发生律：脊椎动物胚胎外形比较古生物学证据中华龙鸟化石发现于中国辽西北票上园乡。中华龙鸟的脊柱和体表有着流苏一样的纤维状结构，这种结构有可能是羽毛的前身，它没有飞翔功能，主要是保护皮肤和体温。

陈丕基等研究人员在1998年1月8日出版的英国《自然》杂志上发表研究论文，认为中华龙鸟是小型的兽脚类恐龙。根据生物命名法则，季强最初给它定的名字“中华龙鸟”则依然使用。

根据对其产出地层的深入研究，科学家基本上把它确定为白垩纪早期，距今大约1亿3千多万年前。

生理与生化证据大猩猩各种动物与人血红蛋白质ß链氨基酸组成差异数动物差异数长臂猿罗猴狗牛白鼠袋鼠蛙七鳃鳗1125281525372746家兔对人血清的抗血清与动物血清的滴定比值以对人血清的滴定值为100动物比值黑猩猩大猩猩长臂猿狒狒蜘蛛猴狐猴食蚁兽猪979279755837178分子生物学例证细胞色素c分子进化树（数字表示氨基酸的差异）向日葵蓖麻芝麻豆小麦猪、牛、羊兔人、猿猴企鹅鸡、鸭龟金枪鱼鲤七鳃鳗面包霉酵母担子菌牛蛙子囊菌蛾蚕果蝇锯蝇鲨第三节物种起源生命在地球上已存在38亿年之久，自其诞生之日起就不停息地变化，在变化中延续、演进。这是一个真实、漫长、仍未终止的历史过程。原始气体冷凝汇流成海洋火山爆发和闪电的能量使气体合成简单有机物溅到岩石上的氨基酸聚合成肽链又重新回到水中各种大分子进化成原核细胞和真核细胞生命起源模式生物进化树变形虫古细菌真细菌鞭毛虫草履虫粘液菌接合菌担子菌子囊菌褐藻红藻绿藻裸子植物苔藓双子叶植物海绵体棘皮动物线虫环节动物节肢动物脊椎动物软体动物扁形动物原索动物单子叶植物真菌植物动物原核生物原生生物原口动物生物的进化图示一、物种及其形成方式一）、物种及其定义定义：一群与其他种群在生殖上隔离的繁殖群体或繁殖种群。生殖隔离：配合前隔离：时间、空间、行为配合后隔离：杂种不育二）、形成方式1、异域形成特点：地理隔离为动因基因流动完全被切断两种类型：地理上大范围的分割后形成小范围的生境变化而形成强隔障弱隔障时间1、异域形成2、同域形成特点：没有地理隔离，生殖隔离发生在配合前。动因：多为寄主隔离。

时间第四节系统发育分子进化小进化大进化一、生物进化理论拉马克的获得性遗传学说达尔文的自然选择学说中性学说拉马克的获得性遗传学说

用进废退获得性遗传达尔文的自然选择学说生物变异自然选择新种形成自然选择的实例

达尔文曾描述过加拉帕戈斯群岛达尔文地雀的适应进化，但仍有人持怀疑态度。1973年，格兰特（P.Grand）

加拉帕戈斯群岛达夫涅主岛强壮地雀（Geospiza

fortis）：喙小，适于食小坚果。1978年出生的个体喙的尺寸增大4％。1985年出生的地雀的喙比前的减小2.5％！

强壮地雀－自然选择早期变化：

1977－1978年，达夫涅岛持续干旱——食物短缺——种群数量剧烈下降种群内有喙形大小显著变异的个体死亡率：喙小的类型>喙大的类型

后期变化：

1982年，厄尔尼诺现象——气候逆转1983年，食物充足：小坚果比例增大。

气候改变了食物组成，食物组成使地雀的喙形进化。分子进化的中性学说1.生物分子水平的突变大多是中性的

——中性突变2.中性突变通过遗传漂变在群体中固定下来

——随机漂变3.生物进化速率由中性突变速率决定

——分子进化速率适应辐射趋同与平行不可逆律线系渐变与间断平衡二、动物进化规律适应峰学说,ABa1,2,3,4,……2,43,b1大进化飞跃或间断进化学说飞跃进化：新的适应性状整体在同时一起发生，是大的突变造就了“有希望的怪物”70年代调节基因的发现支持了这一学说。间断进化：在历史进程中，代表新类型的形态变化在相对较短的时间形成。新类型只在面积较小、局限而多变的地区发生。所以在化石资料中难以找到各大类群的中间状态，出现间断。系统树（phylogenetictree）或进化树（evolutionarytree）

现时生存的和过去存在过的生物之间的祖裔关系（亲缘关系）可以形象地表示为一株树：从树根到树顶代表时间向度，下部的主干代表共同祖先，大小枝条代表互相关联的线系。系统树的形态变化为大进化形式的形象表示。三、动物系统发育动物界演化树距今时间（亿年）生物发展状况35生命起源35—19原核生物演化19—5.7真核生物出现4.3鱼类兴起并繁盛4两栖类出现3.5爬行类出现2.2出现原始哺乳类0.6从哺乳类分化出灵长类0.45从灵长类中分化出猿类和猴类0.16从猿类中分化出类人猿和猿人原索动物的起源和演化

1、环节动物假说2、棘皮动物假说（1）胚胎发育——后口动物；（2）中胚层形成方式——体腔囊；（3）棘皮动物的幼体短腕幼虫和半索动物的幼体柱头幼虫形态相似；（4）生化方面倒置学说早期脊索动物进化树鱼类的起源与演化-1鱼类的起源与演化-2两栖类的起源与演化爬行类的起源与演化起源于古爬行动物（1）化石材料：似爬行类特征：①具牙齿②尾由18—21枚分离的尾椎骨构成③前肢具有3枚分离的掌骨，趾端具爪④肋骨无钩状突⑤腿和头部具有鳞片鸟类的起源与演化似鸟类的特征：①具羽毛②有翼③开放性骨盆④后足四趾，三前一后⑤具有“V”锁骨

哺乳类的起源与演化现代人：脊索动物门脊椎动物亚门哺乳纲灵长目猿猴亚目人猿总科人科人属智人种（Homosapiens)

智人亚种（Homosapienssapiens）四、人类的起源与演化佩切伊的生命时刻表星期一凌晨1分钟（60亿年前）：地球诞生星期四清晨（30亿年前）：出现生命星期六下午（2亿年前）：出现哺乳动物星期天晚上11：45分（100万年前）：人类诞生星期天午夜11：59分（1万年前）：人类进入文明时代没有模式标本。但平均：身高：1.65米体重：60公斤脑容量：1400毫升静心跳：70次/分有毛发，13~17年达性成熟羽尾树鼠句修长懒猴跗猴安静时笑脸(受威胁时)嬉笑(欢迎一同嬉戏)噘嘴(感兴趣)黑猩猩类人猿和人类的进化树人与猿的区别从猿到人的后期代表，已知人科的第一个早期成员。头骨圆隆，脑容量430-530ml。犬齿小，枕骨大孔的位置与现代人相近，髋骨为直立势。南方古猿演变的两个主要分支：粗壮型和纤细型南方古猿。纤细型南方古猿的典型代表——320万岁的“露西少女”粗壮型南方古猿据今180-240万年，由于其朝粗壮方向发展太厉害，最后绝灭了。南方古猿露西与人原始人类的发展

能人：早期猿人，人属的第一个早期成员。生活在180-100万年前。其脑容量增大，平均为656ml，牙齿缩小，穴居，使用石器。直立人：晚期猿人，生活在约150-20万年前。其脑容量850-1060ml，齿弓呈抛物线型。能制各式石器，能控制用火，洞穴生活，群婚制。早期智人：生活在约25-5万年前，旧石器时代中期。其脑容量1175-1400ml，能制较好石器，能人工取火，狩猎巨兽，母系氏族。200万年前的石器北京直立人头盖骨人类颅骨的进化400500100011751400道

森

曙

人现代人的起源地：

有些学者根据在非洲南部和我国都发现较多的古人类化石的事实提出，上述两地是人类起源的两个中心。有的学者主张土著原始人进化为现代人的多地区起源学说。但多数人类学家赞成一元论，即非洲起源说。他们主张人类最早起源于非洲南部和东部，以后逐渐迁移到其它大陆。世界人种黄种人：分布于亚洲大部，南北美洲，北极洲。皮肤淡黄至浅白色，发黑直，体毛胡须少