江西省德興市高中生物 生物進化課件

2達爾文學說與微觀進化達爾文學說與微觀進化259第五篇生物進化第五篇生物進化 26物物 種種 形形 成成宏觀進化與系統(tǒng)發(fā)育宏觀進化與系統(tǒng)發(fā)育27325.1 進化理論的創(chuàng)立進化理論的創(chuàng)立25.2 生物的微觀進化生物的微觀進化達爾文學說與微觀進化達爾文學說與微觀進化2545共同由來學說：共同由來學說： 那些彼此相似而又互有區(qū)別的物種來自一個共那些彼此相似而又互有區(qū)別的物種來自一個共同的祖先。同的祖先。自然選擇學說：自然選擇學說： 自然選擇就是有差別的存活和生殖：過度繁殖自然選擇就是有差別的存活和生殖：過度繁殖生存斗爭生存斗爭遺傳和變異遺傳和變異適者生存適者生存變異積累變異積累新物種形成。新物種形成。18591859年，年，DarwinDarwin物種起源物種起源問世。問世。6鏈接：物種起源鏈接：物種起源7 歷歷 史：史： 拉馬克第一個提出進化理論拉馬克第一個提出進化理論 進化論與神創(chuàng)論的斗爭進化論與神創(chuàng)論的斗爭 18311831年，年，DarwinDarwin和貝格爾號的航行和貝格爾號的航行 18591859年，達爾文年，達爾文物種起源物種起源終于問世終于問世 證證 據：據： 形態(tài)學的比較形態(tài)學的比較 解剖學的比較解剖學的比較 胚胎學的比較胚胎學的比較 地質年代與生物化石比較地質年代與生物化石比較 人工選擇人工選擇共同由來共同由來自然選擇自然選擇8加拉帕戈斯地雀加拉帕戈斯地雀喙喙（hu）的形態(tài)學比較）的形態(tài)學比較9脊椎動物前肢結構的解剖學比較脊椎動物前肢結構的解剖學比較10脊椎動物的胚胎比較脊椎動物的胚胎比較它們的早期胚胎很相似，都具有鰓裂和尾。它們的早期胚胎很相似，都具有鰓裂和尾?；涗涳@示，越老的地層，生物形態(tài)越簡單；越新的地層，化石記錄顯示，越老的地層，生物形態(tài)越簡單；越新的地層，生物形態(tài)越復雜。現已發(fā)現的化石大部分屬于水生生物。生物形態(tài)越復雜?，F已發(fā)現的化石大部分屬于水生生物。地質年代與生物化石比較地質年代與生物化石比較121314微觀進化：微觀進化： 在物種范圍內，隨時間推移，群體遺傳結構發(fā)在物種范圍內，隨時間推移，群體遺傳結構發(fā)生的變化。生的變化。宏觀進化：宏觀進化： 研究物種及物種以上的分類群如何演變。研究物種及物種以上的分類群如何演變。物種物種： 物種是互交繁殖的自然群體，一個物種與其他物種是互交繁殖的自然群體，一個物種與其他物種在生殖上相互隔離。物種在生殖上相互隔離。 群體：群體： 一群能互相繁殖的個體組成群體。一個物種是一群能互相繁殖的個體組成群體。一個物種是最大的群體。最大的群體。15基因庫：基因庫： 一個群體中全部個體所帶有的全部基因（包括全部一個群體中全部個體所帶有的全部基因（包括全部等位基因）的總和。等位基因）的總和。基因頻率基因頻率： 一個群體內某一等位基因占它的全部等位基因總數一個群體內某一等位基因占它的全部等位基因總數的比例。例如：的比例。例如：A=60%A=60%， a=40%a=40%遺傳漂變遺傳漂變： 在一個小群體內，某個基因由于某種在一個小群體內，某個基因由于某種偶然原因偶然原因增加增加或丟失，引起群體基因頻率改變?；騺G失，引起群體基因頻率改變?；蛄鳎夯蛄鳎?一個群體的一個群體的個體遷入個體遷入到另一個群體中去，不管是老到另一個群體中去，不管是老個體的個體的遷出遷出還是新個體的加入，都會使種群基因頻還是新個體的加入，都會使種群基因頻率發(fā)生變化。率發(fā)生變化。16微觀（群體）進化的因素微觀（群體）進化的因素遺傳漂變遺傳漂變基因流基因流自然選擇自然選擇最最終終導導致致基基因因頻頻率率改改變變小群體內基因增減小群體內基因增減基因或染色體突變基因或染色體突變有選擇地交配有選擇地交配突突 變變非隨機交配非隨機交配群體之間基因流動群體之間基因流動差異個體適者生存差異個體適者生存17Natural selection 18 1926物物 種種 形形 成成26.1 物種的概念物種的概念26.2 物種形成的方式物種形成的方式2021物種：物種： 物種是互交繁殖的自然群體，一個物種與其物種是互交繁殖的自然群體，一個物種與其他物種在生殖上相互隔離。他物種在生殖上相互隔離。生殖障礙造成生殖隔離，生殖障礙造成生殖隔離， 生殖隔離造成物種分離：生殖隔離造成物種分離：合子前障礙合子前障礙合子后障礙合子后障礙地理障礙季節(jié)障礙形態(tài)障礙配子障礙雜種不活雜種不育雜種破落生殖障礙生殖障礙2223物種形成的方式物種形成的方式地理隔離條件下的物種形成地理隔離條件下的物種形成異地物種形成異地物種形成 新老物種是因被隔離在不同環(huán)境下而產生的性新老物種是因被隔離在不同環(huán)境下而產生的性狀分歧及生殖隔離狀分歧及生殖隔離漸進式漸進式彼此獨立發(fā)生的相似的物種形成彼此獨立發(fā)生的相似的物種形成 生境相似，進化相似生境相似，進化相似漸進式漸進式多倍體植物一經產生就是一種新的物種多倍體植物一經產生就是一種新的物種 染色體倍數發(fā)生畸變染色體倍數發(fā)生畸變跳躍式跳躍式24 達爾文學說和綜合進化論主張進化是微小突達爾文學說和綜合進化論主張進化是微小突變的積累，自然選擇導致的進化只能是緩慢的、變的積累，自然選擇導致的進化只能是緩慢的、漸變的過程。這種理解成功地解釋了物種以下種漸變的過程。這種理解成功地解釋了物種以下種群的進化群的進化( (小進化小進化) )，而在解釋物種以上單元的起，而在解釋物種以上單元的起源源( (大進化大進化) )時，卻遇到了困難。時，卻遇到了困難。漸變式進化和跳躍式進化漸變式進化和跳躍式進化25ChangeTime(a) Gradualist model點斷平衡模式點斷平衡模式19721972，古生物學家艾爾德雷奇和古德爾，古生物學家艾爾德雷奇和古德爾物種的進化性變化是非勻速的，不是一個漸變的平物種的進化性變化是非勻速的，不是一個漸變的平滑的過程?；倪^程。新物種是跳躍式出現的。新物種一旦形成，在它存新物種是跳躍式出現的。新物種一旦形成，在它存在的上百萬年時間里，并未出現顯著的變化，處于在的上百萬年時間里，并未出現顯著的變化，處于表型平衡狀態(tài)，直至另一次物種形成的突然出現。表型平衡狀態(tài)，直至另一次物種形成的突然出現。此模式與化石記錄一致。此模式與化石記錄一致。2627TimeChange(b) Punctuated equilibrium model28 新的物種起源于大突變。一些種群由于基因新的物種起源于大突變。一些種群由于基因漂變、建立者效應以及調節(jié)基因置換的作用，易漂變、建立者效應以及調節(jié)基因置換的作用，易于發(fā)生大突變，這些大突變在隔離的環(huán)境中有更于發(fā)生大突變，這些大突變在隔離的環(huán)境中有更大的可能被留存下來，從而形成新的物種。大的可能被留存下來，從而形成新的物種。 例如：人與黑猩猩之間在形態(tài)等各方面的巨例如：人與黑猩猩之間在形態(tài)等各方面的巨大差異，就是由于幾個調節(jié)基因發(fā)生的突變（置大差異，就是由于幾個調節(jié)基因發(fā)生的突變（置換）所致。換）所致。 大突變學說大突變學說2927.1 研究宏觀進化的依據研究宏觀進化的依據27.2 生物的宏觀進化生物的宏觀進化27.3 生物的系統(tǒng)發(fā)育生物的系統(tǒng)發(fā)育 宏觀進化與系統(tǒng)發(fā)育宏觀進化與系統(tǒng)發(fā)育273031宏觀進化的依據主要來自兩方面：宏觀進化的依據主要來自兩方面：化石及其年代測定化石及其年代測定分子生物學的比較分子生物學的比較測定測定14C對對12C的比例，半衰期的比例，半衰期5730年年測定測定40K對對40Ar的比例，半衰期的比例，半衰期13億年億年同源蛋白質序列比較同源蛋白質序列比較DNA同源序列比較同源序列比較測定中性突變速率測定中性突變速率32 海洋與湖泊的沉積埋藏作用是化石形成的重要海洋與湖泊的沉積埋藏作用是化石形成的重要條件。堿性土壤、不含氧的土壤容易形成化石。條件。堿性土壤、不含氧的土壤容易形成化石。化石：生物的骨骼化石：生物的骨骼印跡化石：生物的印跡印跡化石：生物的印跡琥珀：昆蟲被樹脂包埋琥珀：昆蟲被樹脂包埋33同源蛋白質序列比較同源蛋白質序列比較 同源蛋白：不同生物之間所具有的相同功能和相同源蛋白：不同生物之間所具有的相同功能和相似結構的蛋白。同源蛋白之間結構越相近，生物的親似結構的蛋白。同源蛋白之間結構越相近，生物的親緣關系就越近。緣關系就越近。34 中性突變中性突變是指這種突變對生物體是中性的，是指這種突變對生物體是中性的，無所謂有利或不利，即對生物的生殖力和生存力無所謂有利或不利，即對生物的生殖力和生存力沒有影響。中性突變通過隨機的沒有影響。中性突變通過隨機的遺傳漂變遺傳漂變在群體在群體中得以固定中得以固定, ,因而因而自然選擇自然選擇對他們不起作用。這對他們不起作用。這是分子進化的中性學說與達爾文的進化理論不同是分子進化的中性學說與達爾文的進化理論不同之處。之處。 同源蛋白上存在的這些差異就是中性突變。同源蛋白上存在的這些差異就是中性突變。 35DNA同源序列比較同源序列比較36分子鐘概念的提出分子鐘概念的提出中性學說認為，分子進化速率取決于生物大分中性學說認為，分子進化速率取決于生物大分子中的氨基酸或核苷酸在一定時間內的替換率子中的氨基酸或核苷酸在一定時間內的替換率（既中性突變率）。（既中性突變率）。生物大分子（生物大分子（DNADNA、PrPr）的中性突變率是恒定的。）的中性突變率是恒定的?？勺鳛樯锂a生分歧的分子鐘?？勺鳛樯锂a生分歧的分子鐘。兩物種的同源蛋白質之間氨基酸差異的數目，兩物種的同源蛋白質之間氨基酸差異的數目，與它們分歧的時間成正比。與它們分歧的時間成正比。3738 生物進化的歷史進程生物進化的歷史進程冥古宙冥古宙太古宙太古宙元古宙元古宙顯生宙顯生宙45億年前億年前38億年前億年前25億年前億年前6億年前億年前-今今地地質質年年代代地球形成地球形成化學進化，細胞起源化學進化，細胞起源藍細菌繁盛藍細菌繁盛多細胞真核生物進化多細胞真核生物進化顯顯 生生 宙宙41 古生代古生代寒武紀：寒武紀：生物大爆發(fā)，生物大爆發(fā)，藻類、蕨類、軟體動物、棘皮動物藻類、蕨類、軟體動物、棘皮動物奧陶紀、志留紀：植物由水生到陸生的進化奧陶紀、志留紀：植物由水生到陸生的進化泥盆紀：魚類大發(fā)展、昆蟲和兩棲動物興起泥盆紀：魚類大發(fā)展、昆蟲和兩棲動物興起石炭紀：兩棲動物繁盛，爬行類興起、動物由水生到陸生石炭紀：兩棲動物繁盛，爬行類興起、動物由水生到陸生二疊紀：裸子植物繁茂二疊紀：裸子植物繁茂 中生代中生代爬行動物的時代爬行動物的時代三疊紀：爬行動物為優(yōu)勢生物、出現鱷魚、鳥類、恐龍、蜥蜴、海龜三疊紀：爬行動物為優(yōu)勢生物、出現鱷魚、鳥類、恐龍、蜥蜴、海龜侏羅紀：恐龍繁盛、原始哺乳動物出現侏羅紀：恐龍繁盛、原始哺乳動物出現白堊紀：白堊紀：恐龍滅絕恐龍滅絕、物種發(fā)生了一次大的更替物種發(fā)生了一次大的更替 新生代新生代第三紀：昆蟲與被子植物繼續(xù)繁盛分化、出現鳥類和大量哺乳動物第三紀：昆蟲與被子植物繼續(xù)繁盛分化、出現鳥類和大量哺乳動物第四紀：靈長類一支進化為人類第四紀：靈長類一支進化為人類42 生物進化的趨勢生物進化的趨勢 在同一環(huán)境中的不同物種進化產在同一環(huán)境中的不同物種進化產生類似的適應性狀。例如，在水中生活的鯊、生類似的適應性狀。例如，在水中生活的鯊、魚龍和海豚分別屬于魚類、爬行類和哺乳類動魚龍和海豚分別屬于魚類、爬行類和哺乳類動物，但都進化形成了適應游泳的流線型身軀。物，但都進化形成了適應游泳的流線型身軀。：是指同一種群分為兩個群體，由于是指同一種群分為兩個群體，由于生活環(huán)境不同，各自發(fā)生和積累不同的遺傳變生活環(huán)境不同，各自發(fā)生和積累不同的遺傳變異，最終形成兩個不同物種。北極熊和棕熊。異，最終形成兩個不同物種。北極熊和棕熊。是指兩種以上有親緣關系的物種各是指兩種以上有親緣關系的物種各自獨立發(fā)生相似的進化。如澳大利亞的袋狼和自獨立發(fā)生相似的進化。如澳大利亞的袋狼和歐亞大陸的狼相似。歐亞大陸的狼相似。 43 是同種生物之間的微小的基因變化。這是同種生物之間的微小的基因變化。這種變化往往是由所處的環(huán)境決定的。比如在種變化往往是由所處的環(huán)境決定的。比如在熱帶叢林里呆著的蜥蜴就是綠色的，而在沙熱帶叢林里呆著的蜥蜴就是綠色的，而在沙漠中呆著的就是褐黃色的。漠中呆著的就是褐黃色的。 是一種生物演化到其他各種不同的生物。是一種生物演化到其他各種不同的生物。比如進化論中說的，魚比如進化論中說的，魚- -兩棲動物兩棲動物- -爬行動物爬行動物- -哺乳動物哺乳動物- -猩猩猩猩- -人。人。4445 真核細胞的起源真核細胞的起源真核細胞要比原核細胞復雜得多，具有膜真核細胞要比原核細胞復雜得多，具有膜包被的細胞器即區(qū)域高度組織性的真核細胞是包被的細胞器即區(qū)域高度組織性的真核細胞是如何從較簡單的原核細胞進化來的呢？如何從較簡單的原核細胞進化來的呢？ 內共生學說內共生學說46線粒體和葉綠體等細胞器的形成：線粒體和葉綠體等細胞器的形成：“內共生學說內共生學說”原始的較大的原核細胞可以吞入較小的原核細胞，原始的較大的原核細胞可以吞入較小的原核細胞，被吞入的原核細胞通過內共生變成了細胞器。內共生學被吞入的原核細胞通過內共生變成了細胞器。內共生學說認為，原來被吞入的需氧的細菌可變?yōu)榫€粒體，被吞說認為，原來被吞入的需氧的細菌可變?yōu)榫€粒體，被吞入的具葉綠素和光合作用功能的藍細菌變成了葉綠體，入的具葉綠素和光合作用功能的藍細菌變成了葉綠體，如此，便逐漸完成了向真核細胞的進化。如此，便逐漸完成了向真核細胞的進化。47“內共生學說內共生學說”的實驗支持的實驗支持生物細胞間的內共生現象是存在的。生物細胞間的內共生現象是存在的。好氧細菌與線粒體，藍細菌與葉綠體在大小、雙層好氧細菌與線粒體，藍細菌與葉綠體在大小、雙層膜的組成及膜蛋白的運轉作用等方面具有相似性。膜的組成及膜蛋白的運轉作用等方面具有相似性。繁殖時，線粒體和葉綠體分裂方式與好氧細菌和藍繁殖時，線粒體和葉綠體分裂方式與好氧細菌和藍細菌的二分裂基本相同。細菌的二分裂基本相同。線粒體與葉綠體內部含有環(huán)狀線粒體與葉綠體內部含有環(huán)狀DNADNA，這一點也與好氧，這一點也與好氧細菌和藍細菌相同。細菌和藍細菌相同。線粒體與葉綠體核酸序列的分析結果也為內共生學線粒體與葉綠體核酸序列的分析結果也為內共生學說提供了支持。說提供了支持。4849系統(tǒng)發(fā)育是與個體發(fā)育相對而言的，它是指某系統(tǒng)發(fā)育是與個體發(fā)育相對而言的，它是指某一個類群的形成和發(fā)展過程。一個類群的形成和發(fā)展過程。 大類群有大類群的發(fā)展史，小類群有小類群的大類群有大類群的發(fā)展史，小類群有小類群的發(fā)展史，從大的方面看，如果研究整個植物界的發(fā)發(fā)展史，從大的方面看，如果研究整個植物界的發(fā)生與發(fā)展，便稱之為植物界的系統(tǒng)發(fā)育。同樣，也生與發(fā)展，便稱之為植物界的系統(tǒng)發(fā)育。同樣，也可以研究某個門、綱、目、科、屬、種的系統(tǒng)發(fā)育?？梢匝芯磕硞€門、綱、目、科、屬、種的系統(tǒng)發(fā)育。研究這些類群之間在研究這些類群之間在進化上有何聯系進化上有何聯系？哪個類？哪個類群較為原始？哪個類群較為進化？對這類問題的探群較為原始？哪個類群較為進化？對這類問題的探討就是探討各類群的系統(tǒng)發(fā)育。討就是探討各類群的系統(tǒng)發(fā)育。 系統(tǒng)發(fā)育的概念系統(tǒng)發(fā)育的概念50譜系分類譜系分類-進化樹進化樹譜系分類反應了系統(tǒng)發(fā)生過程。譜系分類反應了系統(tǒng)發(fā)生過程。