第九章生物进化

阅读第九章，回答下列问题1生物进化的证据有哪些，分别是什么意思？2什么是同源器官，什么是痕迹器官？3陆生植物的进化历程、陆生脊椎动物的进化历程分别是什么？4生物进化的规律是什么？什么是进化的多样化和复杂化？什么是适应辐射？5达尔文自然选择学说的基本论点有哪些？6自然选择的结果是什么？7现代进化理论的的观点有哪些？8什么是种群、基因库、基因频率？9什么是地理隔离、什么是生殖隔离？10什么是灭绝？灭绝有什么意义？在漫长的38亿年中，生命从诞生，到单细胞生物，多细胞生物的出现，进化到今天的人类。纵观自然界生物演化的历史，是一部生物与环境之间平衡，失衡，再平衡的循环史，也是生物生生不息，不断繁衍的发展史。第一节生物的进化一、生物进化的证据鸟和哺乳动物早期胚胎的共同特征：●都是由头、躯干、尾和四肢等部分组成，有鳃裂●随着胚胎发育鳃裂消失，四肢发生分化（鱼类终身保留鳃裂）1．胚胎学证据德国进化论者海克尔：“个体胚胎发育是系统发育简单而迅速的重演”陆生脊椎动物是从水生脊椎动物进化而来的。（2）痕迹器官是指生物体内某些功能已基本消失但仍然存在的器官，如：人的盲肠、阑尾、耳肌和尾椎骨。痕迹器官的存在，可以追溯具有这些器官的生物与其他生物的亲缘关系和进化的线索。2．比较解剖学证据比较解剖学为生物进化提供的最有价值的证据是同源器官和痕迹器官（1）同源器官在发生上有共同来源而在形态和功能上不完全相同的器官，如：●鸟的翼、蝙蝠的翼手、鲸的鳍、马的前肢和人的上肢，虽然形态各异，功能不同，但都是由胚胎时期的前肢芽发展而来，由于适应各自不同的生活方式，在进化过程中发生了适应性分化。在不同的生物中同源器官越多，亲缘关系越近。●葡萄的卷须、洋葱的鳞茎、皂荚枝上的刺都是茎的变态细胞色素C是普遍存在于真核细胞中，在有氧呼吸过程起重要作用的一种蛋白质生物黑猩猩猴马鸡金枪鱼小麦链霉菌酵母菌氨基酸差异01121321354344结论：生物亲缘关系越近，细胞色素C的氨基酸组成越相似；反之，亲缘关系越远，细胞色素C的氨基酸组成差异就越大。3．生物化学证据人与8种生物在细胞色素C的氨基酸组成上的差异地层就象一本巨大的天然的书一样，我们把它打开，一页一页地研究，就可以在不同的地层中发现不同的生物化石，知道那些生物的生存年代和环境。比较不同地层中的生物化石，就可以了解生物的进化过程。4．古生物化石证据古生物化石是在特殊条件下保存于地层的古生物遗体、遗物和它们的生活遗迹。35亿年前——丝状微生物化石32亿年前——单细胞蓝藻化石原核生物真核生物(距今20亿年前)二、生物进化的历程6亿年前——海洋生物繁盛（古生代寒武纪\寒武纪生物大爆发）动物：原生动物、腔肠动物、软体动物和原始节肢动物。植物：各种藻类只有水生生物，没有陆生生物。4.5～3.5亿年前——原始陆地生物（古生代志留纪、泥盆纪）海洋缩小，出现池沼、湖泊和大片陆地。有些海洋生物逐渐向陆地发展。植物：藻类苔藓、蕨类植物动物：具有肉质偶鳍的鱼类两栖类3～2亿年间（温暖潮湿，植物繁茂）（石碳纪、二叠纪、三叠纪）植物：高大蕨类、裸子植物出现3～2亿年间（温暖潮湿，植物繁茂）（石碳纪、二叠纪、三叠纪）中生代三叠纪时，以恐龙代表的爬行动物开始繁盛，有陆地上的，有水中的，也有空中飞翔的。动物：两栖类爬行动物古代爬行动物鸟类这一点被发掘出的早期鸟类化石所证实。始祖鸟有牙齿、有尾椎骨组成的长尾、指端有爪等爬行动物特征具有羽毛、部分骨骼愈合等鸟类特征说明鸟类是由古代爬行动物进化来的。我国发现的中华鸟龙化石中国鸟、朝阳鸟、华夏鸟、孔子鸟、辽宁鸟等一系列早期鸟类化石的发现和研究，打破了100多年来始祖鸟在鸟类起源研究领域一统天下的格局。古代爬行动物鸟类原始哺乳类具有牙齿分化的兽齿类动物化石证明了哺乳动物是由古代爬行动物进化来的。7000万年前后（气候变冷、地壳变化）（中生代后期、新生代初期）被子植物繁盛恐龙绝灭，鸟类、哺乳类繁盛300万年（新生代中期）第四纪人类出现，生物的面貌图古猿人类类人猿藻类植物苔藓蕨类裸子植物被子植物植物进化脊椎动物进化鱼类两栖类爬行类鸟类哺乳类人类三、生物的进化规律●生物的进化规律：生物种类由到生活环境由到身体结构由到生物等级由到少多低等陆生简单复杂水生高等生物界向着多样化和复杂化方向发展●多样化多样化——是指生物种类从少到多，并向不同方向发展，分化为形形色色的物种。多样性的意义：使生物扩大了生存空间，适应于各种不同的自然环境。适应辐射：是生物适应不同的生活环境而分化成不同种类的现象。适应辐射导致生物多样性大大增加，是生物进化的形式之一。复杂化——是指生物体的形态结构、生理功能逐浙从简单到复杂，从低级向高级发展。既；从非细胞形态到细胞形态；从原核细胞到真核细胞，从单细胞到多细胞的发展过程。复杂化意义：使生物的生活力增加，适应范围扩大，最后达到物种繁荣。●复杂化●脊椎动物的心脏进化●生物进化是前进性发展的，是不可逆的。已经灭绝的物种不可能再重新出现。第二节生物进化理论2．达尔文系统生物进化论《物种起源》以自然选择为基础，阐明生物进化的原因。对生物适应性也作了正确的解说。一、达尔文与进化论的创立1．拉马克进化学说用进废退和获得性遗传贝格尔号航行路线《物种起源》达尔文考察了大量的动植物，采集了生物和矿石标本，大量事实对他的认识产生了很大影响，使他成为一个进化论学者。回国后，经过近二十年时间的分析和研究，于1859年出版了《物种起源》这本书。在书中，他提出了进化论的观点，以大量事实为证据，揭示了生物进化的原因。二、自然选择学说◆自然选择学说的基本论点：2、过度繁殖3、生存斗争1、遗传变异4、适者生存进化原因可遗传的变异是生物进化的内在因素，是自然选择发生作用的基础生物同无机自然条件的斗争种间斗争种内斗争保存有利变异淘汰有害变异自然选择三、自然选择的作用自然选择的发生，产生了巨大的创造性作用，既形成了生物界的多样性和适应现象。适应是自然选择的结果。自然选择在不同的环境里从不同的方向选择着生物的变异，使生物的变异朝着不同的方向积累，生物的性状逐渐产生分歧，最后形成多样性的物种。四、现代进化理论现代综合进化理论认为：进化是在生物种群中实现的，而突变、选择和隔离是生物进化和物种形成过程中三个基本环节。（1）种群概念：是指生活在同一区域内的同种生物个体的总和。1．种群是生物进化的基本单位（2）种群特征：●每个种群中的个体具有基本相同的遗传物质，但也有差异。●种群一般具有杂种性，既有等位基因存在一个种群中能进行生殖的生物个体所含有的全部基因，称为种群的基因库某一基因在它的全部等位基因中所占的比例，称为基因频率●种群的基因频率若保持相对稳定，则该种群的基因型也保持稳定●基因频率是可变的基因重组基因突变自然选择２．突变为生物进化提供原材料生物的突变率很低,而且一般是有害的,为什么还能作为生物进化的原材料?对于每个基因来说,突变率很低，但一个种群每一代都会产生大量的突变。突变的有利和有害取决于生存环境。突变的结果可形成多种多样的基因型，使种群出现大量的可遗传变异。这些变异是随机的，不定向的，能为生物进化提供原料。基因突变新的等位基因基因重组多种多样的基因型种群出现大量的可遗传变异形成了进化的原材料变异是不定向的3.自然选择主导进化的方向变异的方向是不确定的，但是自然选择不断地淘汰不适应环境的类型，从而定向地改变种群中的基因频率向适应环境的方向演化。自然选择不断地调整生物与环境的关系，使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向。桦尺蠖深色（个体少）浅色（个体多）S基因频率升高浅色深色s基因频率又降低……栖息环境深色S基因频率95%s基因频率降低S基因频率又升高栖息环境浅色s基因频率95%环境变异是不定向的生物朝一定方向缓慢进化自然选择表现型基因型基因频率经过自然选择直接间接不利变异被淘汰有利变异逐渐积累种群的基因频率发生定向改变4.隔离是新物种形成的必要条件●物种定义：一定自然区域，彼此相互交配并产生可育后代的一群个体。与种群的关系：一个物种包括多个种群●隔离定义：同一物种不同种群间的个体基因不能自由交流的现象。类型地理隔离：生殖隔离：由于地理上的障碍使彼此无法相遇而不能交配。种群间的个体不能自由交配或产生可育后代。●物种形成过程种群地理隔离小种群自然选择生殖隔离新物种发生改变基因频率（有突变和基因重组产生变异）经过长期的地理隔离而达到生殖隔离物种形成的关键分类学上把只有地理隔离的同一物种的几个种群叫亚种。现代生物进化理论的基本观点：⒈生物进化的基本单位⒉生物进化的实质种群种群基因频率的改变⒊物种形成的三个基本环节突变和基因重组、自然选择及隔离现代综合进化理论阐明了生物进化过程中，内因（生物的遗传和变异）和外因（环境变化）、偶然性（突变）和必然性（选择）的辨证关系。阐明了进化的核心问题——物种形成过程。原种种群的不同性状自然环境有利性状保存不利性状淘汰新种产生突变自然选择隔离生物进化与物种形成有何区别？生物进化同种生物的发展变化，时间可长可短任何基因频率的改变，不论其变化大小如何，引起的性状变化程度如何都属进化的范围。物种形成指一个物种发展为另一个物种的过程。必须当基因频率的改变在突破物种的界限形成生殖隔离时，方可成立。（需漫长时间）二者都是在自然选择过程中发生的。5.灭绝●是指该物种的全部个体在地球上不复存在●是生物进化的正常过程●在生物进化史中，灭绝与新物种形成一样重要，因为每次灭绝发生后往往会跟随一次大辐射进化的到来。●原因：从物种本身来讲，对原有的生存环境高度适应，导致基因库变小，当环境发生突然变化后，对变化后新环境的适应程度下降到零，可能是导致物种灭绝的内在原因。七种脊椎动物与人的胚胎发育比较人马龟鸟蝙蝠●鸟的翼、蝙蝠的翼手、鲸的鳍、马的前肢和人的上肢，虽然形态各异，功能不同，但都是由胚胎时期的前肢芽发展而来，由于适应各自不同的生活方式，在进化过程中发生了适应性分化。各类化石在地层中出现的规律：在越古老的地层里，成为化石的生物越简单、越低等；在越近的地层里，成为化石的生物越复杂、越高等。马的进化证明了：生物是进化的，生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆地的进化顺序。过度繁殖有限的生活条件+导致生存斗争+变异导致适者生存+有利性状遗传导致生物新类型出现自然选择：适者生存、不适者被淘汰的过程。遗传变异——地雀和树雀遗传变异——昆虫抗药性的产生过度繁殖生物普遍存在着过度繁殖的现象墨尔本袋鼠繁殖过度1.5万只将被合法射杀一群袋鼠在澳大利亚墨尔本以北100公里的一个军事训练基地蹦跳着穿过围场。这里的袋鼠达10万只，有的被饿死。为了减少袋鼠的数量，有关方面将聘请职业射手来杀死其中的1.5万。生物赖以生存的食物和空间等条件有一定的限度，因此生存斗争是不可避免的。生存斗争的对象：同种生物之间（如：狼与狼、兔与兔）不同生物之间（如：狼与兔）生物与外界环境条件之间（如：在干旱的荒漠中，各种动植物与严酷的自然条件）生存斗争——狮子和大象争夺水源生存斗争——秃鹫在争斗生存斗争——猎豹在追捕瞪羚生存斗争——荒漠中的植物密花柽柳适者生存——叶尾壁虎的保护色适者生存——竹节虫的拟态适者生存——秘鲁叶状螳螂的拟态实例：达尔文对长颈鹿进化过程的解释长颈鹿的祖先过度繁殖后代个体间的差异生存斗争长颈、长前肢个体（遗传积累）适者生存自然选择现代长颈鹿（变异）基因频率某种基因在某个种群中出现的比例。从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个，那么基因A和a的基因频率分别是多少？___________A:60%；a:40%种群中一对等位基因的频率之和等于1。●通过基因型计算基因频率●通过基因型频率计算基因频率某种基因的基因频率此种基因的个数+其等位基因的个数=此种基因的个数某种基因的基因频率某种基因的纯合体频率+杂合体频率=121、马（2N＝64）和驴（2N＝62）杂交能产生后代称骡子，能够正常发育，但不能生育，这种情况称之为________A、杂交育种B、人工诱变C、基因重组D、生殖隔离2、产生上述情况的原因主要是_