厦门大学进化生物学第5章生物表型的进化PPT文件格式下载.ppt

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生物发展史说明生物可以通过不同的方式向着不同的方向发展。

这些发展都是通过生物形态结构和生理功能的发展来完成的，也就是通过生物体形态结构和生理功能的变异，以及行为的进化实现的。

生物这些我们可以看得到的特征称之为“表型”。

CompanyLOGO第五章第五章第五章第五章生物表型的进化生物表型的进化生物表型的进化生物表型的进化表型表型表型表型PhenotypePhenotype？

Aphenotypeisanyobservablecharacteristicortraitofanorganism:

suchasitsmorphology,development,biochemicalorphysiologicalproperties,orbehavior.Phenotypesresultfromtheexpressionofanorganismsgenesaswellastheinfluenceofenvironmentalfactorsandpossibleinteractionsbetweenthetwo.v基因型基因型Genotype?

Genotypeisthegeneticmakeup（setofgenes）ofanindividualorganismorcell.AllcellsinanorganismcontainthesameDNAbuteachcell,suchasthoseintheeyeballorthetongue,usesonlyaselectedsetofthosegenesastemplatesformakingtheproteinsneededbythatcell.lPhenotypeisanorganismsactualobservedproperties,suchasmorphology,development,orbehavior.Thisdistinctionisfundamentalinthestudyofinheritanceoftraitsandtheirevolution.lGenotypeisanorganismsfullhereditaryinformation,evenifnotexpressed.Thegenotyperepresentsitsexactgeneticmakeuptheparticularsetofgenesitpossesses.Twoorganismswhosegenesdifferatevenonelocusaresaidtohavedifferentgenotypes.IndividualsinthemolluskspeciesDonaxvariabilisshowdiversecolorationandpatterningintheirphenotypes.vv一、一、一、一、形态结构的进化形态结构的进化形态结构的进化形态结构的进化vv二、二、二、二、生理功能的进化生理功能的进化生理功能的进化生理功能的进化vv三、三、三、三、行为的进化行为的进化行为的进化行为的进化一一形态结构的进化形态结构的进化

（一）新构造的起源及其在进化中的意义

（一）新构造的起源及其在进化中的意义v器官的多功能性或器官的多功能性或基因的多效性基因的多效性是新构造是新构造、新器官形成的基础。

新器官形成的基础。

v在若干性状中，能够提高在若干性状中，能够提高选择选择价值的性状得价值的性状得以保留和加强；

某些原来没有多大选择价值以保留和加强；

某些原来没有多大选择价值却对新环境具有较大却对新环境具有较大适应性适应性的性状，也会得的性状，也会得到保存和加强到保存和加强。

（二）形态结构进化的两个方向：

复杂化复杂化和和简化简化v复杂化复杂化是指形态结构由简单到复杂、由低等到是指形态结构由简单到复杂、由低等到高等的进化方向。

进化促使形态越来越精密，高等的进化方向。

进化促使形态越来越精密，功能越来越完善，完成功能的效率也越来越高。

功能越来越完善，完成功能的效率也越来越高。

如脊椎动物的进化中，其循环系统、消化系统、如脊椎动物的进化中，其循环系统、消化系统、神经系统以及泌尿系统都有显著提高。

神经系统以及泌尿系统都有显著提高。

v简化简化，又称为，又称为退化退化，它是由结构复杂化向简单，它是由结构复杂化向简单化的一种演变过程。

如寄生性生物的运动和感化的一种演变过程。

如寄生性生物的运动和感觉器官逐步退化，海鞘是一个典型例证。

觉器官逐步退化，海鞘是一个典型例证。

v海鞘海鞘成体因适应固着生活，使得营自由游泳生活成体因适应固着生活，使得营自由游泳生活的幼体的许多器官，包括神经系统、运动系统和的幼体的许多器官，包括神经系统、运动系统和感觉系统全部退化，但它的咽部因适应固着生活感觉系统全部退化，但它的咽部因适应固着生活得到扩大。

得到扩大。

Fig1：

海鞘幼：

海鞘幼鱼鱼SwimminglarvaeFig2：

海鞘成体：

海鞘成体Sessileadult（三）形态结构进化的总趋势：

复杂性的（三）形态结构进化的总趋势：

复杂性的提高和多样性的增长提高和多样性的增长v从大的时间尺度来看，生物个体的结构进化趋从大的时间尺度来看，生物个体的结构进化趋势是结构上的势是结构上的复杂性复杂性和和多样性多样性的的同时增长同时增长。

v多样性的增长与多样性的增长与生境生境的扩展有关。

的扩展有关。

v复杂性增长表现在结构层次增加和分化程度加复杂性增长表现在结构层次增加和分化程度加大。

大。

v复杂性的提高可能是通过复杂性的提高可能是通过叠加组合叠加组合、渐进的适、渐进的适应进化、旧器官的改造应进化、旧器官的改造来实现的。

来实现的。

鳃弓的演化二二生理功能的进化生理功能的进化

（一）新功能的起源及其在进化中的意义

（一）新功能的起源及其在进化中的意义v生物在适应进化中，随着环境的改变而产生物在适应进化中，随着环境的改变而产生新功能。

同时，取代旧结构的新功能促生新功能。

同时，取代旧结构的新功能促使生物更好地适应环境。

使生物更好地适应环境。

v新功能的出现具有重要的进化意义。

新功能的出现具有重要的进化意义。

鳔和陆生脊椎动物肺的演化

（二）新功能起源的基本方式

（二）新功能起源的基本方式v11功能的强化功能的强化分为两种，即细胞与组织层面和器官层面的。

分为两种，即细胞与组织层面和器官层面的。

例如：

眼的功能从低等到高等是一个逐步强化例如：

眼的功能从低等到高等是一个逐步强化的过程。

的过程。

v22功能的扩大功能的扩大功能扩大是指结构功能范围的扩大，一种器功能扩大是指结构功能范围的扩大，一种器官由一种功能发展成具备多种功能。

如陆栖脊官由一种功能发展成具备多种功能。

如陆栖脊椎动物的前肢。

椎动物的前肢。

EyesofMollusksFig2：

EyesofVertebrates软体动物与脊椎动物的眼脊椎动物五趾型附肢v33功能的更替功能的更替动物在进化过程中，由动物在进化过程中，由于环境的改变，原先次要的于环境的改变，原先次要的功能逐渐转化为主要的功能，功能逐渐转化为主要的功能，器官也发生相应的变化。

器官也发生相应的变化。

返回水中生活的例如：

返回水中生活的哺乳类，其四肢原来的主要哺乳类，其四肢原来的主要功能（支持自体、行走）成功能（支持自体、行走）成为次要功能，而原来作为次为次要功能，而原来作为次要功能的游泳变为主要功能，要功能的游泳变为主要功能，随着功能的更替四肢的形状随着功能的更替四肢的形状也变成浆状。

也变成浆状。

Fig：

Whale“missinglinks”（三）功能进化的实例（三）功能进化的实例v11代谢途径的进化代谢途径的进化自然选择是代谢途径进化的动力。

自然选择是代谢途径进化的动力。

在生命起源的化学进化阶段，对于一个靠聚合大分子化合物进行生在生命起源的化学进化阶段，对于一个靠聚合大分子化合物进行生长并从小分子化合物汲取能量的这一类长并从小分子化合物汲取能量的这一类“细胞细胞”来说，如只能依赖缓慢来说，如只能依赖缓慢低效的前生命活动方式来支撑自己，就有可能把自身耗尽，因此，必须低效的前生命活动方式来支撑自己，就有可能把自身耗尽，因此，必须演化出演化出新的代谢机制新的代谢机制满足生命需要。

满足生命需要。

以以精氨酸代谢精氨酸代谢为例，当精氨酸的前生命供给枯竭时，由于细胞对精为例，当精氨酸的前生命供给枯竭时，由于细胞对精氨酸的需要而产生一种氨酸的需要而产生一种选择压力选择压力，从而有利于哪些能演化以某种，从而有利于哪些能演化以某种新的方新的方式式获取精氨酸的细胞生存。

为了减小细胞的能量消耗，在分子结构和化获取精氨酸的细胞生存。

为了减小细胞的能量消耗，在分子结构和化学性质上与学性质上与精氨酸相似精氨酸相似的某些分子较有可能被优先转化成精氨酸。

的某些分子较有可能被优先转化成精氨酸。

精氨琥珀酸精氨琥珀酸精氨酸精氨酸类西瓜氨酸类西瓜氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸精氨酸精氨酸22营养方式的进化营养方式的进化v（11）光合作用）光合作用光合生物的进化包含了四个阶段，光合生物的进化包含了四个阶段，现有的光合生物以含有叶绿素现有的光合生物以含有叶绿素aa和和bb的的绿色植物为主，它们在形态上的适特绿色植物为主，它们在形态上的适特征表现为：

征表现为：

具有含叶绿体的偏状叶；

其空间分布有利于接受尽量多的阳光；

茎干和根系从土壤中吸取水分和无机茎干和根系从土壤中吸取水分和无机盐作为光合作用的原料；

高等植物具盐作为光合作用的原料；

高等植物具备维管系统。

备维管系统。

生物的营养方式分为生物的营养方式分为自养自养和和异养异养。

自养包括。

自养包括光合自养光合自养和和化能化能自养自养。

异养包括吸收营养和摄取食物。

v原始光合生物有原始光系统I的光合细菌v光系统I原始光系统II（细菌叶绿素叶绿素a）v光合器结构和光系统II完善（叶绿素a+叶绿素c）v叶绿素b出现（叶绿素a+叶绿素b）v（22）吸收）吸收吸收是微生物的营养方式。

为了提高吸收效率，微吸收是微生物的营养方式。

为了提高吸收效率，微生物形成以下的适应机制：

单细胞，体积小，以便增加生物形成以下的适应机制：

单细胞，体积小，以便增加吸收面积；

利用各种有机物，广泛接触各种寄主；

繁殖吸收面积；

繁殖力强，数量大，分布广，适应性强。

力强，数量大，分布广，适应性强。

v（33）摄食）摄食摄食是动物的营养方式。

其适应性特征包括：

具有摄食是动物的营养方式。

具有在神经系统支配下的复杂感觉和运动