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第十二章生物的起源与进化下


这说明脊椎动物也具有共同的祖先,它们均来
自用鳃呼吸、有尾的水栖动物祖先,而人类则 是从有尾的动物发展而来的。
4.分子生物学证据
细胞色素C
的 多肽分子,从进化上看,它是很保守的分子。不 同生物的细胞色素C中氨基酸的组成和顺序反映 了这些生物之间的亲缘关系。 根据细胞色素C分子中氨基酸顺序的差异, 可以得知这一分子的基因核苷酸顺序的差异,依 此也同样反映出不同生物之间的亲缘关系。 细胞色素C是一个具有104~112个氨基酸
地区而定居下来,自行繁衍后代,造成基因频
率发生改变的现象。
瓶颈效应
不同的生物在不同的生活季节中,数量有很 大的差异,如果某一基因残存的个体多,下一 世代繁殖后,这一基因的频率也相应增多,反 之某一基因的个体少,下一世代中该基因的频 率也相应减少,从而引起种群内部基因频率的
改变。
C.基因迁移
一个种群的个体迁入到另一个种群中 去的现象。不管是老个体的迁出还是新个 体的加入,都会使种群基因频率发生变化。
同源器官在构造及发育上的一致性说明这些动物 起源于共同的祖先,具有相似的遗传基础。
1肱骨;2尺骨和桡骨;3腕骨和掌骨;4指骨
痕迹器官 t功能 不大的器官。
如:人的阑尾、犬齿;男性的乳房等。
3.胚胎学证据
从鱼类、两栖类、爬行类、鸟类到哺乳类和 人,它们的早期胚胎很相似,都具有鳃裂和尾。
遗传的变异。
(2)繁殖过剩
各种生物都有极强大的生殖力。但是自然界中 各种生物的数量在一定时期内都会保持相对稳定。
(3)生存斗争
生物存在着繁殖过剩现象,出现了生存斗争。 种内斗争 种间斗争 生物与非生物之间的斗争
(4)适者生存
生物体普遍存在着遗传和变异,其中 有利变异得到保存,对生存不利的变异遭 受淘汰,出现适者生存。
2.灾变论
居维叶(Curier,1769-1832),他证明了从 两栖类到人类的四肢骨骼都相似。 他把生物化石的变化与环境的灾变联系在一 起,认为生物的改变是突然发生的,是整体地消 灭和整体地重新被创造的。他反对一个物种从另 一个物种演变而来的思想。实际上,居维叶是以 上帝的多次创造代替一次创造而已。
组中的遗传因子称为逆转座子。
遗传因子可以从基因组的一个位点转移到
另一个位点,抑或是借助病毒的转导作用,在种 与种之间进行水平转移,将一个种的特征传给另 一个种。
8.“不进化”现象
有关结构进化到一定程度以后,与其功能 之间的矛盾就会越来越小,从而进化的动力也 越来越小,结果使得这些结构的进化停顿下来, 产生不进化,但并不是真的“不进化”,此时进 化的焦点转移到另一更高一级的结构层次。 “不进化”现象可以被看成进化普遍性中的 特殊性。 例如:豌豆和牛的H3、H4组蛋白结构是一 样的。
(3)70年代后期分子生物学的蓬勃发展 致使中性学说得以正式确立。
无表达功能的内含子的进化速度远远高于有 表达功能的外显子的进化速度。 伪基因(具有与功能基因相似的碱基序列, 但是不能产生有活性的基因产物,也不参与调控 其他基因的功能,属于死亡了的基因)中的突变 (置换),不论是同义置换抑或非同义置换,均 较功能基因快上好几倍,这一特点最强有力地支 持了中性学说。
根据抗原抗体沉淀反应的强弱程度,确定不 同生物之间的亲疏关系。 验证了人和黑猩猩、大猩猩的关系最近,和猴 的关系最远。 证明了大熊猫和熊科动物的亲缘关系比和小熊 猫的亲缘关系更接近,说明大熊猫应属于熊科 而不应属于浣熊科。
二.进化学说(进化理论)
1.神创论
18世纪瑞典植物学家林奈(Linne,1707 -1778),创立了现代生物分类学的基础。 但他按照旧约创世纪的记载,认为人是上 帝创造的。“上帝一开始创造了多少不同的 形式,现在就有多少物种”。
第二:突变、选择、隔离是物种形成 和生物进化的机制。
这个学说的特点在于彻底否定了获得性状遗传学 说,认为进化现象是群体现象,肯定了自然选择所 起的压倒一切的重要作用。 (1)突变为生物进化提供原材料。 (2)种群有相对的稳定性,其基础是遗传平衡。
在一定的条件下(种群足够大,种群中个体 间的交配是随机的,没有突变发生,没有新基因 加入,没有自然选择),一个有性生殖的自然种 群,其基因频率和基因型频率在一代一代的遗传 中保持相对稳定的状态,这称为哈迪-温伯格定 律。 用数学方程式表示为: (p+q)2 =p2 +2pq+q2 =1 其中p代表一个等位基因的频率,q代表另一 个等位基因的频率。
进化含有连续变化的意思,而这种变化又带有 定向的成分,进化即朝一定方向变化的趋势。 生物从共同祖先由低级到高级,由简单到复杂 逐步分化演变的过程叫进化(evolution)。
一.生物进化的证据
1.古生物进化的证据
化石
化石是古代埋藏在地层中的动、植物遗迹。 如:石化的躯体、躯体印痕、足迹、 排遗物粪便等。 琥珀和深冻猛犸与化石一样,也是研 究生物进化的好材料。
基因频率:在一个种群里,某一等位
基因的数量就是这个基因在这个种群里的 频率。 例如:A=60% a=40%
基因型频率:在一个种群里,某一等
位基因的基因型的数量就是这个基因型在 这个种群里的频率。 例如:AA=40% Aa=40% aa=20%
基因库(gene pool):一个种群全部个
体所带的全部基因(包括所有等位基因) 的总合。
(3)引起种群基因频率改变的因素
A.突变 突变的方向是随机的,突变给自然选择提供
了原材料。如果突变性状被选择,这一突变基
因就在基因库中积累增多。
B.遗传漂变 genetic drift
在一个小种群内,基因频率由于偶然的机会
(不是自然选择的原因)而随机增减的现象。
建立者效应
一个种群中的几个或几十个个体迁移到另一
由此说明,自然群体在分子水平上存在着意想不 到的多态性,而这正是综合进化论所解释不通的。
• 分子钟概念的提出
分子进化速率取决于蛋白质或核酸等大分子中的 氨基酸或核苷酸在一定时间内的替换率。每年每个氨 基酸置换频率为0.3~5 X 10-9个,是个常数。 两个物种在同一蛋白分子中的氨基酸相异的数目 即发生置换的数目,与该两种生物分歧的时间成正比。 血红蛋白、 MtDNA 、核DNA 、病毒DNA 用MtDNA的基因中的同义置换的频率来计算进化 速度要比用核基因快7倍,于是MtDNA便成为测定 分 子进化速度的更方便更合理的“钟”。 MtDNA可以比作分子钟的长针,核DNA则为短 针,病毒的进化速度被比喻为分子钟的秒针。
同位素衰变
同位素具有一定的衰变速度,并且这个速度 不受环境条件(如气候)的影响。利用这一特 点,就可以比较准确地计算出各新、老地层和
化石的年龄。
各种同位素的衰变速度都是用半衰期(half-
life)来计算的,半衰期是指一个样
品中某一同位素原子衰变一半所需要的时间。
• 同位素衰变
87铷-87锶
由此可见,变异是随机的,是没有方 向的,只有通过定向的选择,才能保存有 利变异,以适应环境。即:变异+选择= 适应,称为“二步适应”。
总之,通过一代代的生存环境的选择作用, 物种变异被定向地向着一个方向积累,于是性 状逐渐和原来的祖先种不同了,这样就演变成 了新种,即变异的选择和积累则是生命多样性 的根源。
3.获得性状遗传学说
法国拉马克(Lamarck,1744-1829),科 学进化论的创始者。 他认为生命是连续的,物种是变化的, 环境改变是物种变化的原因。
主要思想:“用进废退”或称“获得性状 遗传学说”。即生物在环境的直接影响下,经常 使用的器官逐渐发达,不使用的器官 逐渐退化, 这种后天获得的性状可以遗传下去。
5.综合进化论(现代达尔文主义)
• 1937年D氏发表<<遗传学和物种起源>>这一 著名著作。 • 来源于拉马克进化学说,达尔文主义,孟德尔遗 传学(1856年开始豌豆杂交)。 • 突出人物:T.杜布赞斯基(th.Dobzhansky)
• 主要内容包括两方面:
第一:群体是生物进化的基本单位。 进化机制的研究属于群体遗传学范畴。
遗传漂变的理论
认为多数或绝大多数突变都是中性的,
即无所谓好或坏。遗传漂变是随机的,并
不是自然选择的结果。
(2)中性学说的内容
A. 分子进化速度的一定性,即同一生物大分子在 不同物种中的进化速度是一样的。 B. 功能上对生命生存制约性低的分子或一个分子 中不那么重要的部分,较之对生命生存制约性高的分 子或分子中重要的部分,其突变置换率高。 C. 进化过程中,对分子功能不损害或损害轻的突 变(置换)较之损害严重的突变容易发生。 D. 具有新功能的基因一般起源于基因重复。 E. 中性突变包括有害程度轻微的突变;分子进化 中遗传漂变对中性突变在群体中的固定发挥着重要作 用,即遗传漂变是分子进化的基本动力。
半衰期
适用范围
232釷-208铅 40钾-40氩
238铀-206铅 235铀-207铅
14碳-14氮
490 亿年 140 亿年 45 亿年 13 亿年 7亿 年 5730 年
1 亿年 2 亿年 1 亿年 1 亿年 10 万年 6 万年
2.比较解剖学证据
同源器官
homologue organ
是指具有不同的功能和外部形态,但却有相同 的基本结构的器官。 如:蝾螈和鳄的前肢;鸟类的翅和哺乳类 的前 肢以及人的手臂。
D.自然选择
通过自然选择对基因型的影响和基因重组的 作用,从而定向改变群体的基因频率。结果使 生物类型发生改变。
青霉素对细菌抗性的选择 DDT对家蝇抗性的选择
E.选择压 selection pressure
指在2个相对性状之间,其中一个性状被选择 而生存下来的优势。它是经选择以后发生效果
Charles Darwin(1809-1882),22岁就
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