进化生物学复习Word文档格式.docx

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间断平衡论:

生物进化是一种间断式的平衡，即短时间的进化跳跃与长时间的进化停滞交替发生。

概念

进化:

进化指事物由低级的、简单的形式向高级的、复杂的形式转变过程。

广义进化是指事物的变化与发展。

涵盖了天体的消长，生物的进化，以及人类的出现和社会的发展。

生物进化:

生物进化就是生物在与其生存环境相互作用的过程中，其遗传系统随时间而发生一系列不可逆的改变，并导致相应的表型改变，在大多数情况下这种改变导致生物总体对其生存环境的相对适应。

进化生物学:

研究生物进化的科学，包括进化的过程、证据、原因、规律、演说以及生物工程进化与地球的关系等。

生物进化论:

研究生物界进化发展的规律，以及如何运用这些规律的科学。

主要研究对象是生物界的系统发展，也包括某一物种或某一完整的生物类群的发展。

其重点是研究生物如何由简单向复杂，由低等向高等的发展过程。

进化生物学是生物进化论的继续与发展。

生物进化论是进化生物学的重要基础

神创论:

一次创造，物种不变。

上帝一开始创造了多少不同的形式，现在就有多少物种

灾变论:

多次创造，每次均不同。

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。

反对一个物种从另一个物种演变而来的思想。

应用

拉马克学说和达尔文学说的异同:

同：

生物是可变的，并支持进化论；

异：

进化的机制

拉：

主张“用进废退和获得性状遗传”，强调环境变化在生物变异方面所起的“诱导”，但却主张变异是以生物本性（一种趋于完善的需求）为主因。

达：

同意生物本性比环境更为重要，但认为变异和环境是相互独立的，在环境发生作用前变异已产生，环境只是对变异其选择的作用，生物（以物种为单位）通过生存斗争，适应环境的性状得到保留，非适应性状被淘汰。

没能通过遗传学来解释变异的机理，而且没明确表明对“获得性状遗传”的态度

第一章生命及其在地球上的起源

重点内容：

生命起源的条件

宇宙的起源和地球的诞生

早期地球条件:

初生大气烟消云散次生大气的形成原始海洋的诞生

早期地球可以利用的能源:

热能太阳能放电

生命起源的化学演化学说

从无机小分子生成有机小分子

-第一次化学反应

-碳氢化合物含氮衍生物的生成

-氨基酸的形成

-核苷酸的形成

-卟啉的生成

从有机小分子发展成生物大分子

-蛋白质和核酸起源的先后和地点

由生物大分子组成多分子体系

-团聚体模型

-类蛋白质微球体模型

由多分子体系发展成原始生命

-原始膜的起源

-开放系统的建立

-遗传密码的起源

遗传密码的起源和进化

最初的密码子一开始就是三体密码子.

密码的进化路线是GNC、GNY、RNY、RNN、NNN,一共出现过四次密码的扩展。

第三次扩展中出现了起始密码AUG

第四次扩展出现了三个无义密码UGA,UAG,UAA

戴霍夫的密码进化路线，在GNC和GNY阶段，仅第二位碱基才决定氨基酸的种类，实质上相当于单体密码；

在RNY密码中第一位碱基和第二位碱基共同决定氨基酸种类，因此相当于二体密码；

在RNN和NNN密码中，三位碱基都不同程度地参与了氨基酸种类的决定，实质上已过渡到真正的三体密码。

基本概念：

熵：

用以表示某个体系混乱程度的物理量

耗散结构：

当开放系统远离平衡态时出现的有序结构

团聚体：

1952年奥巴林将白明胶水溶液和阿拉伯胶水溶液混合，在显微镜下观察到许多大小不等的小滴，称为团聚体。

类蛋白质微球体：

1959年，Fox把酸性类蛋白质放入稀盐中冷却，或将其溶于水使温度降低到0℃，在显微镜下观察到大量直径0.5-3um的均一球状小体。

应用：

关于核酸和蛋白质共同起源的研究动态

以迪肯森为代表的部分学者，认为核酸与蛋白质共同起源，复制与代谢两者相依为命。

蛋白质合成的中间产物氨基酸腺苷酸盐既可以使氨基酸缩合成多肽，又因为它含碱基可形成多核苷酸。

赵玉芬—曹培生理论中，提出了磷酰化氨基酸是核酸和蛋白质最小单元的结合体。

第二章细胞的起源与进化

真核细胞起源的途径

内共生起源说

真核细胞的线粒体和质体来源于共生的真细菌，运动器来自共生的螺旋体类的真细菌，它们最早被原始的真核细胞吞噬进细胞内，与宿主进行长期的共生，而逐渐演化为重要的细胞器。

--形态结构上，线粒体和叶绿体多类似于细胞和蓝藻

--线粒体、叶绿体和细菌、蓝藻大小相似。

--线粒体、叶绿体的核糖体（70S）比真核细胞质中的（80S）小而原核生物的高度相似。

--线粒体内膜与细菌质膜一样均是内褶的。

线粒体嵴上的基粒类似于某些需氧细胞质膜上的颗粒。

类绿体的类囊体与蓝藻都含有捕光色素。

--线粒体、叶绿体和原核细胞中的DNA均不与蛋白质相结合，而是附着在膜的内侧

--线粒体和叶绿体DNA环状，真核细胞的呈线形。

--生理功能上，线粒体和叶绿体具有半自主性

--线粒体和叶绿体的分裂方式与原核生物的繁殖方式一样，并且与其所在的细胞不同步。

--线粒体和叶绿体都含有DNA和核糖体，能独立合成某些组分。

--线粒体和叶绿体的核糖体对某些抗菌素和原核生物有相似的反应。

--真核细胞中，同时存在线粒体和叶绿体和细胞质三能不同的转移核糖核酸。

--现今的生物中，有些真核细胞存在有内共生现象。

--有的蓝细菌是变形虫、硅藻、鞭毛原生生物和无叶绿体的绿藻的内共生体，使宿主获得光合能力。

--在白蚁的消化道中有一种鞭毛虫，其运动靠身体表面上的一种螺旋体来推动，这被用来作为鞭毛是共生起源的例证之一。

--16SrRNA序列比较分析，红藻叶绿体从蓝藻演变而来的。

23SrRNA，4.5SrRNA，5SrRNA序列及其同源性分析都说明叶绿体与蓝藻类或其它真细菌更为接近。

对tRNA序列的分析也得到了以上类似的结果。

--同工酶与代谢途径研究的证据也支持内共生学说。

渐进说

认为细胞内的细胞器和细胞核的形成是由原始的原核细胞，通过一系列DNA复制和质膜的内陷，形成了双层膜的结构

用内胞形成和细胞内间隔作用的渐进发展来解释细胞核与细胞器的起源。

---原核与真核细胞间存在中间过渡类型，如原绿藻（无细胞核，但色素组成等特征与绿藻相似）、蓝细菌（原核,光合作用与真核的植物相似）、红藻（真核，在色素组成上接近蓝细菌）。

---从代谢生理、生化特征看，真核细胞的需氧代谢更可能是通过原核生物发酵途径的重复、改造而建立

---某些行光合作用的原核生物具有复杂的胞内膜结构

阶梯式过渡模式

原始细胞的起源是一个由多种原始生物大分子协同驱动的有序自组织过程，该系统的各主要阶段受内部的动力学稳定和对外环境的适应等因素的选择。

第１步：

小分子到形成杂聚合物，进化系统面临着“组织化危机”（分散、无组织的小分子如不能初步组织起来，就不能进入下一步演化），通过聚合作用克服“危机”，由不同的小分子聚合为杂聚合物。

第２步：

无序的杂聚合物到多核苷酸，分子间的选择作用，有助于渡过“复杂性危机”。

最早出现的核苷酸是以自身为模板来控制其复制。

这时类蛋白或多肽在多核苷酸复制中起催化作用。

第３步：

多核苷酸自组合成为分子准种，此时的多核苷酸尚未成为遗传载体。

环境因素对该分子系统有选择作用，多核苷酸靠突变、选择渡过适应危机，形成分子准种。

第4步：

分子准种形成超循环组织，通过功能组织化，克服信息危机。

此时，蛋白质合成才被纳入多核苷酸自我复制系统中。

这时的多肽结构依赖于多核苷酸上的碱基顺序，最早的基因和遗传密码产生。

第5步：

分隔结构的形成，新形成的多核苷酸基因系统必须个别地分隔开来，其基因的翻译产物接受选择作用，从而实现基因型与表型的区分。

但分隔结构要保持其特征的延续，需要使其内部的多核苷酸复制、蛋白质合成和新的分隔结构形成等三者同步，原始细胞的分裂过程满足了这些要求。

第６步：

原核细胞生命（微生物）的形成。

复杂的原始细胞体系需要更多、更连续的能量供给，因此原来的体系出现一定的能量危机，原始细胞实现了糖酵解和光合作用，真正意义的原核细胞生命正式诞生。

达尔文式进化：

受生物学规律支配的生物学过程，属于由变异、遗传、选择等因素驱动。

超循环组织模式：

指由自催化或自我复制的单元组织起来的超级循环系统。

阶梯式过渡模式：

分子准种：

超级循环系统存在着类似物种的系统组合，叫做分子准种（moleculasquasispecies），选择可以作用于这些分子准种而促使其进化。

细菌

真细菌（eubacteria）：

包括绝大部分原核生物，如所有细菌和蓝藻、放线菌、螺旋体、衣原体及支原体等。

古细菌（archaeobacteria）：

一些生长在地球上特殊环境中的细菌。

最早发现的古细菌是产甲烷细菌类，后来又陆续发现较多的其它古细菌，如极嗜盐菌、热原质体、硫氧化菌等，现在已将其分类为目、科、属、种。

内共生起源学说

渐进式起源学说和膜进化理论

-认为细胞内的细胞器和细胞核的形成是由原始的原核细胞，通过一系列DNA复制和质膜的内陷，形成了双层膜的结构。

-膜分化导致代谢分隔，从而细胞器和细胞核起源。

主张从原核细胞到真核细胞是渐进的、直接的进化过程

内共生起源学说的合理性及不足

-形态结构上，线粒体和叶绿体多类似于细胞和蓝藻

-线粒体、叶绿体和细菌、蓝藻大小相似。

-线粒体、叶绿体的核糖体（70S）比真核细胞质中的（80S）小而原核生物的高度相似。

-线粒体内膜与细菌质膜一样均是内褶的。

-线粒体、叶绿体和原核细胞中的DNA均不与蛋白质相结合，而是附着在膜的内侧

-线粒体和叶绿体DNA环状，真核细胞的呈线形。

-生理功能上，线粒体和叶绿体具有半自主性

-线粒体和叶绿体的分裂方式与原核生物的繁殖方式一样，并且与其所在的细胞不同步。

-线粒体和叶绿体都含有DNA和核糖体，能独立合成某些组分。

-线粒体和叶绿体的核糖体对某些抗菌素和原核生物有相似的反应。

-真核细胞中，同时存在线粒体和叶绿体和细胞质三能不同的转移核糖核酸。

-现今的生物中，有些真核细胞存在有内共生现象。

-有的蓝细菌是变形虫、硅藻、鞭毛原生生物和无叶绿体的绿藻的内共生体，使宿主获得光合能力。

-在白蚁的消化道中有一种鞭毛虫，其运动靠身体表面上的一种螺旋体来推动，这被用来作为鞭毛是共生起源的例证之一。

-16SrRNA序列比较分析，红藻叶绿体从蓝藻演变而来的。

-同工酶与代谢途径研究的证据也支持内共生学说。

1，只注重形态学方面而忽略细胞生理和生化特征

2，内共生假说不能很好地解释细胞核的起源

真核细胞中核的基因成分比较复杂，至少有三种来源：

真细菌来的成分

古细菌来的成分（如核糖体A蛋白基因）

其它成分（细胞质中的核糖体RNA）

第三章生物发展史

生物进化史

冥古代（HadeanEra）（46-38亿年前）：

地球形成最初的永久地壳，大气圈、海水开始形成。

目前在地球表面尚未确认此一时期的岩石。

太古代（ArchaeozoicEra）（38-25亿年）：

形成了薄而活动的原始地壳，出现了水圈和气圈，蕴育和诞生了低级的生命。

元古代（ProterozoicEra）：

25亿年前--5.42亿年前。

相应的地层称元古宇。

一般把分为古元古、中元古和新元古3个代。

显生宙（PhanerozoicEon）：

较高等生物开始大量出现的时代。

此时代代表地球最近5~7亿年以来的历史，分为古生代、中生代和新生代。

化石种类

按保存的特点分：

遗体化石、模铸化石、遗物化石和遗迹化石。

遗体化石：

保存在岩层中的古生物遗体，如动物的骨骼化石、植物的茎秆等。

模铸化石：

生物体在底层或围岩中留下的各种印模和复铸物

遗物化石：

古代动物的粪便、卵（蛋）、植物的汁液及人类祖先使用过的石器、骨器和装饰品等。

遗迹化石：

古代动物活动时留下的痕迹。

如恐龙的足迹。

按化石的大小分：

大化石、微体化石、超微化石

大化石：

用眼睛或借助放大镜

微体化石：

光镜如有孔虫、放射虫、细胞、孢子及花粉等的化石。

超微化石：

<

25μm、电镜主要是指超微浮游生物。

其形体极小、数量很多，分布也很广，不论在前寒武纪的古老岩层中还是最近的沉积岩层中均可找到，对研究前寒武纪地层及不含大化石的地层很有价值，也可用于对古环境的探索。

按化石的作用分：

标准化石、指相化石、标记物化石

标准化石：

种类分布广，生存时限短，仅保存在某一地质年代的化石.

指相化石：

说明地层沉积环境的化石.如贝类化石可指相为水。

标记物化石（化学化石）：

指古代生物大分子留下的降解产物。

植烷为叶绿素的分解产物，植烷的出现，表明已有光合作用的发生。

因此对标记物化石进行分离、鉴定，可确定生物的存在和属性。

植物界系统的演化阶段

（1）藻类植物阶段：

从前寒武纪至泥盆纪4.05亿年前，地球上的植物以藻类为主。

多细胞藻类大约出现于9～7亿年前。

（2）苔藓植物阶段：

苔纲首次出现在古生代的泥盆纪（4～3.9亿年前）,苔藓植物在植物界的系统演化中处于从水生向陆生过渡的阶段。

其起源有两种看法:

一是认为起源于藻类;

另一种观点认为苔藓植物由裸蕨退化而来。

（3）蕨类植物阶段：

裸蕨是最先登陆成功的植物（志留纪,4.4亿年前）。

（4）裸子植物阶段：

泥盆纪中晚期出现了最早的裸子植物（3.6-3.9亿年前）。

（5）被子植物阶段：

被子植物是植物界中最高等的一个类群，表现了对陆生生活更强的适应能力。

被子植物出现于白垩纪（1亿年前）。

动物界系统的演化阶段

（1）原生动物阶段：

原生动物都是由单细胞构成的。

（2）多细胞非脊索动物阶段：

多细胞动物的起源一般倾向于群体学说中的吞噬虫学说。

中生动物是最原始的多细胞动物类群。

（3）脊索动物阶段：

包括尾索动物亚门、头索动物亚门及脊椎动物亚门三个类群。

半索动物是脊索动物和非脊索动物之间的过渡类群。

生物分界的几种学说

二界说（1735年,林奈：

植物界、动物界）

纲、目、属、科四个等级

植物类24纲，动物类6纲

双命名法

三界说（1860年,Hogg和Haeckel：

植物界、动物界和原生生物界）

四界说（1938年,Copeland：

植物界、动物界、原生生物界和菌界（细菌和蓝藻））

五界说

1969年,根据细胞结构和营养类型，惠特克:

植物界

动物界

原生生物界

原核界

真菌界

地质年代的划分

◇冥古代（46-38亿年前）

◇太古代（38-25亿年前）（38-37亿年前）原始生命出现

◇元古代（25-5.7亿年前）（21亿年前）真核生物出现

◇古生代

　◆寒武纪（5.7亿年前）三叶虫时代

　◆奥陶纪（5亿年前）

　◆志留纪（4.4亿年前）有颌的盾皮鱼类和棘鱼类出现

　◆泥盆纪（4.1亿年前）泥盆纪晚期，两栖类登上陆地（总鳍鱼,肺鱼-〉鱼头螈）。

　◆石炭纪（3.6亿年前）晚期，原始爬行类动物出现（蜥螈）

　◆二叠纪（2.9亿年前）

◇中生代

　◆三叠纪（2.5亿年前）

　◆侏罗纪（2.1亿年前）（2.6-2.1亿年前）哺乳动物（兽孔类兽齿类）

　◆白垩纪（1.5亿年前）（1.5亿年前）鸟类出现（始祖鸟）（1.35亿,中华龙鸟）

◇新生代

　◆第三纪（6600万年前）

◎古新世

　◎始新世

　◎渐新世

　◎中新世

　◎上新世

　◆第四纪（200万年前）

◎更新世

　◎全新世

化石：

经过自然界的作用保存于地层中的古生物遗体、遗物和它们生活的遗迹。

从时间上看，必须是从全新世（1万年）之前的地层中挖掘出的才可称之为化石。

三放型腰带：

组成髋臼的三块骨骼侧面观呈三射式：

髂骨背向延伸，耻骨向前下方或下方延伸，而坐骨向后下方延伸。

蜥臀类恐龙具有的腰带结构。

四放型腰带：

组成髋臼的三块骨骼侧面观呈四射式：

髂骨背向延伸，耻骨前突前伸，耻骨主干向后下方与坐骨主干平行延伸，形成与鸟类腰带相似的结构。

鸟臀类恐龙具有的腰带结构。

生物界系统发展的规律

1，生物进化的进步性

生物在进化过程中，表现出由低级到高级、由简单到复杂的进化趋势。

不管是生命起源的化学演化，还是生物进化都是如此。

生物进化的结果是，生物体结构越来越复杂，机能越来越完善，对外界的适应能力也越来越强。

在进化过程中，旧有物种不断灭绝，新的、进步性的物种不断出现。

生物结构越复杂，出现的时间也越晚。

2，生物进化的阶段性

生物的进化是一个连续发展的过程，在这一过程中又表现出明显的阶段性。

例如，植物的演化就经过了5个明显的发展阶段。

生物进化的阶段性不但表现在演化水平上，而且也表现在时间顺序上。

3，生物进化的多样性

生物在进化过程中，多样性是不断增加的，特别是每次重大灭绝之后生物多样性增加都很迅速。

从总体上看生物的进化无疑是向着适应环境的方向发展的，生物进化的总趋势是由生物的自身因素，还有环境因素以及二者之间的相互作用决定的。

第五章生物表型的进化

新构造、新功能的起源及在进化中的地位

1，新构造的起源及其进化中的意义

生物的多功能性是器官系统发育变异的基础，基因的多效性是新构造、新器官形成的基础。

基因多效性即一个基因控制若干性状的特征。

随着环境的改变，某些原先没有多大适应意义的特征可能对新环境具有较大的适应性，因而会得到保存和加强。

2，新功能的起源及其进化中的意义

生物在进化中，随着环境的改变，一些适应新环境的功能也随之出现。

在系统发展过程中功能是最活跃的因素．常常出现的矛盾是新功能与旧结构之间的矛盾．矛盾的结果往往是创造新的结构来满足新的功能。

所以，新功能的出现具有重要的进化意义，使生物能够更好地适应环境。

新功能起源的几种基本方式

1．功能的强化

功能强化按结构水平，分为两种，即细胞与组织的功能强化和器官的功能强化。

前者分泌细胞-〉腺体，后者眼点-〉眼睛

2.功能的扩大

功能扩大是指结构功能范围扩大。

某一器官原来仅有一种或少数几种功能，在进化过程中，该器官的功能得到扩大，由一种功能发展成具备多种功能。

如动物的前肢，运动-〉多功能。

功能的扩大，使得生物对组织器官的利用效率进一步提高。

3．功能的更替

功能的更替指动物在进化过程中，由于环境的改变，原先次要的功能逐渐转化为主要的功能，随着功能更替，器官也发生相应的变化。

如海豚、海豹四肢，行走-〉游泳。

争斗中的“有产者”原则

在争斗中，资源（食物、空间、配偶等）占有者往往占优势。

这种情况可称为“有产者”原则。

即入侵者往往取鸽式，打不过便逃走；

而占有者则往往取鹰式，也许是因为本能促使它不肯轻易丧失已取得的东西，必须打到底。

因此，在许多动物中，资源占有权被作为解决争斗的一种“约定”的信号，也就是说，它可以左右争斗的结局

ESS理论：

进化稳定策略（evolutionarilystablestrategy，ESS）指种群的大部分成员所采取某种策略，这种策略的好处为其他策略所不及。

性行为进化

1，性行为是繁殖行为的一个组成部分，它是生命的基本现象之一。

性行为的进化经历了一个由无性繁殖到有性繁殖的过程。

在有性繁殖中，由于配子来自不同的个体，携带着不同的遗传信息，两种配子的结合使不同的遗传物质组合到一起，会大大提高遗传的多样性，为生物进化和适应环境创造了条件，因而被自然选择所保留。

在有性生殖中，同配生殖：

大小一致的动配子接合；

异配生殖：

大小不一致的动配子接合，雄配子小，雌配子大.

2，求偶是性行为的前奏。

1，利于种间识别，防止异交。

2，通过展示，提供异性个体的选择机会。

3，影响性行为进化的因素

性选择是影响性行为进化的主要因素。

是一种特殊的自然选择，一般情况下，指由雄性为取得雌性而造成的选择。

利他行为及分类

利他行为是指对其他个体有利而对自身不利，甚至有害的行为。

1，有亲缘关系个体

（1）双亲利他行为

（2）社会性昆虫的利他行为

（3）质粒的利他行为

2，无亲缘关系个体

互惠利他行为

行为：

动物体感受信息后的有规律的适应性活动，包括我们直接观察到的一切动物的状态。

均与动物取食、繁衍、保护自身有关。

ESS：

进化稳定策略（evolutionarilystablestrategy，ESS）指种群的大部分成员所采取某种策略，这种策略的好处为其他策略所不及。

亲缘选择：

有亲缘关系的个体之间含有共同的基因，个体通过牺牲自己的生殖权力，而帮助种群其它个体增加繁殖成功率，得到被帮助者代为传送基因的补偿。

性选择：

与性别相联系的动物的形态结构与行为特征等方面的进化压力来自异性之间的互相选择。

功能进化的实例（