进化生物学讲义--精简

1进化生物学讲义—精简版一、生命起源的早期探索---化学进化P53包括从无机小分子合成有机小分子、从有机小分子聚合成生物大分子、从生物大分子形成多分子体系和从多分子体系演变成原始生命四个不同阶段。（1）S.L.Miller的模拟实验：体系包括甲烷、氨、氢和循环的水蒸气，并且进行连续放电处理，结果可以合成多种氨基酸。（2）奥巴林的团聚体模型：认为原始海洋中有机大分子浓缩成团聚体，经过实验证实，团聚体具有吸收、合成、分解、生长和生殖等类似生命的现象。（3）类蛋白质微球理论：将各种氨基酸混合，加热到140-180oC，数小时后即形成具蛋白质性质的物质，在稀薄盐溶液中冷却，或者在0oC左右冷却，得到直径0.5-3微米的类蛋白质微球；该微球具有双层膜，表现出类似细菌的性质，不过没有生命。现阶段生命起源研究（4）“RNA世界”论---在生命起源的早期，起关键作用的不是蛋白质，也不是DNA，而是具有自我催化功能的RNA。所谓RNA世界，是相对于现今的受中心法则控制的DNA世界而言。（5）“磷酰化氨基酸起源”假说---磷酰化氨基酸是核酸和蛋白质的最小单元的结合体，磷酰化氨基酸与核苷结合时，释放出氨基酸；与氨基酸结合时释放出磷酸。二、关于地球上生命起源的地点问题P66（1）陆相起源论---认为有机小分子聚合为大分子的反应在火山附近局部高温条件下发生。（2）海相起源论---原始海洋中氨基酸和核苷酸可以附着在粘土的活性表面，在有适当缩合剂存在时发生聚合反应。（3）深海海底起源说。三、真核细胞起源的内共生学说P73（1）推测的起源过程a.厌氧的原核细胞（细菌）吞噬需氧的原核细胞，后者将来形成线粒体，但是后者未被消化的原因还不清楚；b.进一步吞噬螺旋状细菌，后者形成带鞭毛的原始真核细胞；c.进化为带或者不带鞭毛的动物细胞；或者d.吞噬蓝绿藻细胞，进一步形成带或者不带鞭毛的绿色植物细胞。（2）证据（主要）a.形态结构方面：线粒体和叶绿体大小上与细菌类似，其核糖体比真核细胞小而与细菌类似；线粒体和叶绿体的DNA分子与原核细胞一样都是环状，不与蛋白质结合为染色质，而是裸露，结合在内膜内侧；线粒体内膜和细菌质膜都是迂曲的、其嵴上的颗粒类似于需氧细菌质膜上的颗粒，也参与需氧代谢反应；叶绿体类囊体与蓝藻都含有捕光色素。b.生理功能方面：线粒体和叶绿体具有半自主性，以简单的分裂方式生长和繁2殖，并且分裂速度与所在细胞不同步；核糖体和tRNA与真核细胞存在较大差异。（3）真核细胞的细胞核的来源a.来自于原细菌部分，如核糖体A蛋白质；b.来自于真细菌部分，如细胞器基因组；c.来源不明部分，如细胞质的rRNA。（4）真核细胞出现的意义a.奠定了有性生殖产生的基础b.推动了动、植物的分化c.促进了三级生态系统的形成。四、多细胞生物的进化P81（一）多细胞植物的进化（1）藻类植物---包括前寒武纪至泥盆纪早期，地球上生物以藻类为主，称为藻类植物时代。能够进行光合作用，结果简单，无根、茎和叶的分化，生活于水中。a.原核藻类---蓝藻，约出现于35-33亿年前，在前寒武纪很繁盛，直到15亿年前仍然是唯一的光合放氧生物；现存蓝藻约2000种，分布广泛；其意义包括放氧为好氧的真核生物出现提供了条件（O2），同时也为在水的表层和陆地生活的生物防止紫外线的伤害（O3）。（2）蕨类植物---泥盆纪中期到二叠纪早期，地球上以蕨类植物为主，因为已经登陆，又称为陆生植物时代。（3）裸子植物---晚二叠纪到早白垩纪以裸子植物进化为主。（4）被子植物---出现于早白垩纪，可以划分为乔木阶段（白垩纪—始新世）、灌木与草本阶段（渐新世—第三纪中期）、杂交阶段（第三纪后期）和多倍体阶段（第四纪）四个不同阶段；具有更加适应陆地生活的结构，木质部出现导管和纤维两种细胞，胚珠有两层珠被保护以防止干旱，双受精作用和新胚乳出现。（二）多细胞动物的进化（1）早期的脊索动物---包括原索动物（半索亚门、尾索亚门和头索亚门）和脊椎动物亚门。无颌类和有颌类。（2）鱼类---四个亚纲，即棘鱼亚纲、盾皮鱼亚纲、软骨鱼亚纲和英骨鱼亚纲。（3）两栖类---泥盆纪末期到石炭纪末期，约3.55-2.95亿年前为两栖动物时代。肺和五趾型四肢的出现。a.鱼石嫄---最古老的两栖类b.进化分支---滑体两栖类（如蛙和蝾螈）和爬行类。（4）爬行类---真正的陆生动物，具羊膜卵，可以防止胚胎干燥，同时还进行体内受精，此外具有角质鳞的干燥皮肤，以减少水分蒸发。（5）鸟类---由爬行类分化出来的具有恒温、能够飞翔的动物类群，包括古鸟亚纲和今鸟亚纲。（6）哺乳类---包括始兽亚纲（已灭绝）、原兽亚纲（鸭嘴兽）、异兽亚纲（已灭绝）和兽亚纲（又分为古兽、后兽和真兽三个次亚纲）。五、人类起源过程中新旧特征的更替P1081、直立行走与前肢的解放（1）直立行走---直立行走使前肢获得进化的机会，包括身体重心下移、脊椎从弓状到S状3（2）前肢解放---促使脑和感官的发展；（3）脑的发达---反过来促进手的发展2、工具的制造与火的使用（1）工具的制造运用工具进行劳动是谋生和防卫的主要手段。（2）火的使用利于防卫和烹饪。3、幼态持续原理与脑容量增加（1）幼态持续---个体发育过程中，保留某些幼年期特征，并且使之延长到成年期的现象。（2）人脑的幼态持续生长---人类出生时脑容量只相当于成年后的23%，此后六年内迅速增加，直到23岁才最终发育完成。4、食性与繁殖的进步（1）食性---兼有植物性和动物性食物，肉食促使人类体力增强和大脑发育。（2）繁殖a.性生活空前活跃---交配方式的改变和交配时间的延长，有利于配偶间和睦相处和后代的成长。b.固定配偶和男女分工合作---形成稳定的家庭，并且有利于后代的养育。5、体毛的退化（1）直接转化说a.减少了能够传染疾病的寄生虫；b.有利于散热、地面狩猎和长途迁移；c.增添了皮下脂肪。（2）间接转化说---“海猿”理论，认为人类在进化过程中有一段水生时期，而无毛是水生哺乳类的特征。6、群体关系的改善（1）灵长类具有群居生活的本能，具有领域性和等级制度。（2）人类群体关系的进步a.以集体行动来弥补个体自卫能力的不足，并完成狩猎任务；b.血缘关系利于形成具有凝聚力的团体，但是雄性的优势往往破坏团体凝聚力，因此男性之间的宽容是必须的。c.群体关系最终进化为人类的社会关系。7、原始文化与意识的萌芽（1）语言的产生---把音素组合为有意义的单词，并且进一步发展出句法和语法。语言是思维的工具。也是交流的工具，还是文化传递和发展的主要手段。（2）意识---非人的灵长类甚至某些鸟类也具有音素和意识，但是与人类相比，其丰富性和复杂性都远远不如。六、人种及四大人种P1261、人种的概念---体质形态上具有某些共同特征，如肤色、发色、发形、眼色和血型等，能够广泛地进行基因交流，彼此可以通婚并且正常生育后代。2、四大人种（1）黄色人种---又称蒙古人种，肤色淡黄、脸扁平、鼻中等宽、发型直而较粗，分布于亚洲东部、太平洋群岛和美洲大陆，包括中国人、蒙古人、日本人和印第安人等，在旧石器时代的晚期起源于亚洲中东部，混杂形成乌拉尔人和南西伯利亚人（与欧洲人种混杂）、波利尼西亚人（与澳大利亚人种混杂）。4（2）白色人种---又称欧罗巴人，肤色浅、鼻高而窄、眼色和发型多样，分布于欧洲、北非、西亚和北印度等，在旧石器晚期起源于地中海沿岸。（3）黑色人种---肤色黑、唇宽厚、鼻低而宽、发型卷曲，分布于非洲、大洋洲、印度南部等，在南亚起源。（4）棕色人种---肤色黄棕黑、鼻短而宽、唇厚、发型波形或者卷曲，分布于澳大利亚、新西兰等，起源于南亚大陆。七、人类性行为的特点与其进化P146（1）人类性行为包括结偶、性交前活动和交配三个主要阶段。（2）人类性行为特点a.情感因素增加---情欲结合。人类有目的地追求性行为中的感官享受。常常伴有接吻、擦鼻子、拍手臂等动作，来表示快感。b.交媾方式的改善---从“背交”转向“面交”。由于人类性信号和性敏感区域集中在身体正面，如面部表情、嘴唇、胡须、乳房、阴毛、生殖器和性红晕等，所以“面交”不仅可以增加女性的主动性，提高受孕的机会，而且有利于男女双方交流感情。在结构上男性的阴茎勃起时的角度和女性阴道的角度都已经前倾。c.性活动的时间显著延长---只有人类女性才一直有性接受的能力。（3）人类性行为的形态和生理特征a.嘴唇外翻---在性高潮时肿胀、变红，用于接吻，涂口红利于吸引异性。b.耳垂---人类独有，在性高潮时充血并且膨胀，并且及其敏感。c.体毛减少---“裸猿”，突出了性器官。d.直立行走---更加突出了性器官，而且利于性器官的接触。e.衣服---除御寒外，可以保护性器官，同时有增加了性诱惑。f.性爱---区别于其他动物，不再仅仅以繁殖为目的。（4）人类性行为进化的意义a.有利于两性分工，提高生存竞争的效能b.有利于对后代的照顾，并且控制生育率c.有利于获得性满足，增进健康d.有利于配偶间建立良好关系。八、生物大分子进化的特点P167（1）进化速率相对恒定---K=d/2tN（2）进化保守性---功能上重要的大分子进化速率明显低于功能上不太重要的大分子；同一大分子中对维持功能极为重要的部分其进化速率显著低于不太重要的部分。九、概念P171随机漂变---指等位基因的频率随机变化的过程，对有限群体来说将导致等位基因的固定或者丢失。分子进化由选择上中性的随机遗传漂变造成。分子钟---指以某一进化事件作为划分时间的刻度，并以此判定其它进化事件出现的时间。即根据不同生物的同源蛋白质氨基酸序列的差异，结合其他资料（如已经测定同位素年龄的化石记录），就可以从时间上表示出蛋白质分子的进化速率。十、哈温平衡P1915哈代-温伯格平衡---当种群满足下列条件时，其各基因频率和基因型频率可以一代代保持不变，处于平衡状态。a.种群的个体数极大，b.不同个体间可以随机交配，c.没有突变发生，d.没有种群间个体的迁移或者基因交流，e.没有自然选择。适合度---某一基因型个体与其他基因型个体相比时能够存活并且留下后代的能力。一般规定为0-1.十一、选择的基本类型P200（1）稳定性选择---把趋于极端的变异淘汰掉而保留那些中间类型的个体，使生物类型具有相对的稳定性。见于环境相对稳定。（2）单向性选择---把趋于某一极端的变异保留下来，淘汰掉另一极端的变异，使生物类型朝向某一变异方向发展。见于环境逐渐发生某一方向变化。（3）分裂型选择---把极端变异的个体按照不同方向保留下来，而中间类型显著减少的选择。见于原先一致的环境发生分裂变化。（4）平衡性选择---保留不同等位基因的选择。（5）亲属选择---对有利于个体的亲属生存的性状的选择。（6）种群选择---同一物种中不同种群之间的竞争所引起的选择。（7）性选择---同性个体间为争取与异性交配而发生竞争所引起的选择。十二、适应起源的原理P221A.功能强化---包括细胞或者组织的功能强化、器官功能的强化。如分散的分泌细胞，集合为腺体。B.功能的改变---包括一个器官同时具有两种及以上的功能，以其中一种功能为主，但是随着环境的变化，原先次要的功能上升为主要的功能，称为功能更替，如哺乳类在水生生活中四肢由支持体重和行走变为游泳；重复的器官具有相似或者不同的功能，如皮肤。十三、隔离机制P228隔离机制---指造成两个或者几个亲缘关系较近的类群之间不易交配或者交配后子代不育的原因。A.受精前隔离---包括地理隔离、生态隔离、季节隔离、性别隔离、机械隔离。地理隔离---地理环境的障碍，阻止或者减弱了种群间基因交流，是渐进式物种形成的先决条件。B.受精后隔离---包括配子或者配子体隔离、杂种不活、杂种不育、杂种体败坏。十四、物种的标准---遗传差异P235A.形态学标准---以形态特征为标准，不同物种间存在显著的形态差异，该形态差异是同一物种普遍具有的。B.遗传学标准---能否自由交配并且产生正常的生育后代。C.生态学标准---以生态位要求是否一致为标准。D.生物地理学标准---以物种分布范围为标准。6十五、物种形成方式P