人教版进化论专题.docx
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人教版进化论专题
进化论专题
1. 进化论是生物学中最大的统一理论
2.进化论是生物学对自然科学的最重要的理论贡献
3.地球生命与地球环境的协同进化是进化论的新发展
4.进化论是自然科学三个永恒的科学难题之一
进化的概念和进化生物学
1.生物进化乃是生物与其生存环境之间相互作用的变化所导致的部分或整个生物种群遗传组成的一系列不可逆的改变。
它包括了对新环境的适应－辐射，对环境变化的调节以及产生新型的生活方式去适应变化了的环境。
胡克在生物，古生物及地质学的主要贡献：
1。
发明了复合显微镜和照明系统并用它观察不同的生物Micrographia一书记录了他的详情观察与插图。
2。
发现了植物细胞--在软木组织薄片上看见到了细胞壁。
1678年,当Leeuwenhoek用简单的显微镜发现“一点动物”--细菌和原生动物时，他成功的为卢氏的发现及被接受铺平了道路。
3。
胡克是第一个用显微镜审查化石的科学家，他发现石化木头和化石贝壳结构与现存的木头及软体动物贝壳极为相似。
死木头在富有矿物质的水中能逐渐石化，沉淀在木头化石中的矿物粒，显微镜可看到。
他的“地震学讲稿”中对对山上贝壳化石的起源与达文西看法一致。
4。
胡克掌握了古生物学的主要原则--化石不是“自然开的玩笑”（SportsofNature）,而是曾经生存过的生物,它们能帮助我们了解地球生命的历史。
在Darwin之前二个半世纪,胡克就认为化石是纪录生物在地球上的变化档案，物种在整个地球生命史中有发生也有绝灭。
拉马克学说的基本内容
1、传衍理论：
生物种是可变的，都是从其他物种变化、传衍而来。
2、进化等级说：
自然界的生物种存在着由简单到复杂、由低级到高级的一系列等级。
事实上他不承认物种的真实存在。
3、进化原因：
强调内因。
不强调环境。
1）“用进废退”法则。
2）“获得性遗传”法则
达尔文进化理论产生的原因
1.16世纪以来自然科学的发展2.18-19世纪英国工业革命和探险热
3.前人的启发4.本人的兴趣和博学
5.丰厚的遗产6.天时、地利、人和
达尔文探险历程的部分成果
其一，南美草原地层中所发现的巨大动物化石，这些化石与现代的犰狳十分相像。
这一事实说明，现代生物与古代生物之间，并非毫无联系，而是存在着某种亲缘关系。
其二，随着南美大陆南移的程度，相似动物类型发生了逐渐的更替。
说明生物的分布与地理环境密切相关。
其三，加拉帕戈斯群岛的物种是南美的类型，这些岛的历史并不长久，每一岛上都有彼此略有相异的物种。
图1－4中的雀科鸣禽便属于这一类型。
达尔文在那里区别出13个物种。
这说明岛上的生物类型是从邻近大陆上迁移过来的，同时又各自产生了适宜于当地环境的新的类型。
其四，南美某地有2万头牛，由于连续3年的旱灾而全部死亡。
它表明，不需要造物主的干预，仅仅由于自然的原因，就可能引起生物界的巨大变化
其五，在火地岛上，当地土人赤身露体，拾食岩石上的软体动物，使用石器和弓箭等原始生活情景，图1－5给了达尔文很深刻的印象，对他认识人类起源于动物的原理有很大的启发。
进化理论基本内容
1．变异和遗传2.自然选择3.性状分歧、种的形成和系统树
最新的达尔文进化理论
1、古生物学证明大进化过程并非“匀速”、“渐变”的，而是“快速进化”与“进化停滞”相同的；
2、大进化与分子进化都显示出相当大的随机性，自然选择并非总是进化的主因素；
3、遗传学的深入研究揭示出遗传系统本身具有某种进化功能，进化过程中可能有内因的“驱动”和“导向”。
中性学说的主要内容
1.突变大多是“中性”的，它不影响核酸和蛋白质的功能，对生物个体的生存既无害处，也无好处。
2.“中性突变”通过随机的“遗传漂变”在群体里固定下来，在分子水平进化上自然选择不起作用。
3.进化的速率由中性突变的速率所决定，也就是由核苷酸和氨基酸的置换率所决定。
它对于所有的生物，几乎都是恒定的。
化石的定义
化石是保存在地层中古代生物的遗体、遗迹和生命有机成分的残余物。
化石必须具备生物特征。
化石是古代的。
第一章
第一节拉马克和达尔文的进化思想
1.拉马克进化学说的主要内容
1）拉马克坚信，一切物种，包括人类在内，都是从其它的种传衍来的，而生物的变异和进化又是一个连续的缓慢的过程。
2）环境的改变使生物发生适应性的进化，环境的改变能够引起生物的变异，环境的多样性是生物多样性的主要原因。
3）对于有神经系统和习性复杂的动物产生变异（适应）的原因，除环境变化和杂交外，更重要的是通过用进废退和获得性状遗传。
4）生物具有按等级向上发展的趋向，拉马克不仅肯定了生物的进化，而且认为进化具有向上发展的方向。
5）最原始的生物源于自然发生
外界环境对植物和无神经系统的低等动物具有直接的影响，使它们发生直接变异，其变化的过程，可以表示为：
环境→机能→形态构造
对于有神经系统和习性复杂的动物，环境对他们的影响则是间接的。
环境→需要→习性→机能→形态构造
拉马克论述动物进化原因的两条著名的法则：
第一条法则:
用进废退第二条法则:
获得性状遗传
拉马克提出的较系统的生物进化学说：
（1）生物是变的、进化的，进化取渐进的方式;（2、3）进化的原因，除环境改变和杂交外，对较高等动物来说更重要的是用进废退和获得性状的遗传;（4）进化的动力和方向是生物天生具有的向上发展的内在趋向，使它们从简单到复杂、低等到高等；（5）而最原始生物则源于自然发生。
2.Lamarck进化理论的进化机制
物种从简单到复杂的改变是一种天赋，
物种有对环境的应变能力，有变化的欲望（环境作用下产生的生理需求）。
4、新拉马克主义
物种生来就有不断完善的天赋；进化是单向的，由简单至复杂；获得性状遗传—生殖细胞会得到生长过程中的所有事件；环境直接引起变化；用进废退；一些经历可遗传
进化论发展历史大体经历了两个阶段:
第一阶段是进化论作为创世说（特创论）的对立面而产生，并最终战胜和替代后者的过程;
第二阶段则是进化论本身的深人和发展过程，即从生物组织的各层次逐步揭示进化原因、机制和规律的过程。
1.变异：
驯养条件下动物的变异；自然条件下的变异
个体之间的变异，广布种变异大，大属种变异大
2.生存竞争
个体产生尽量多的后代；动植物关系很复杂；同种个体竞争最激烈
自然界中的战争和死亡是短暂的，茁壮、健康、快乐生物得以生存、繁衍
3.自然选择，即最适者生存
存在有益的变异，含有上述变异的个体在生存竞争中占优势，将被保留，
这样的变异会被遗传给下一代
4.性选择
选择最强壮、最适应、最能吸引异性的雄性；
后代的变异越大，成功的可能性越大，也会导致灭绝
5.生命之树
生物的起源：
单一生物是否会灭绝：
是
小结：
1.拉马克提出了生物演化理论，认为生物是在不断变化的，但强调生物的主观作用，生物对环境的适应是主动的；“用进废退”、“获得性状遗传”；生命是多起源的。
2.达尔文在5年贝格尔号航行的基础上，系统地提出了生物演化的理论，认为生物是在不断变化的；自然选择会将那些拥有有利于生存和繁殖的变化的个体保留下来，这些个体将更适应环境；生命是单起源的。
3.拉马克和达尔文都是伟大的科学家
评估一个人的成就应考虑到当时的社会背景勇于挑战权威，善于普及自己的观点
第二节现代进化论的理论来源与生物进化论的若干流派
一、现代进化论的理论来源
（一）关于生物进化论的发展简史：
1.从十八世纪后期开始至少30多位学者用科学精神探讨过这个问题，并为此取得了不同程度的成果。
至于某种包含生物进化的思想，那还可以追溯到十分遥远的古代。
2.把生物进化作为一门科学进行探讨，并首次提出系统进化学说的是十九世纪初（1809年）的拉马克（Lamarck）。
3.半个世纪后，即1859年，科学的生物进化论诞生了，其主要代表人物是达尔文。
4.此后，进化论又为孟德尔开创的遗传学所修饰和发展，终于发展成了现代的科学形态。
5.现阶段进化学说的主干则是现代达尔文主义（ModernDarwinism）。
实际上有许多流派，我们在以后会逐步向大家介绍。
（二）达尔文对他的演化理论难点的解答
缺少物种之间的过渡类型：
过渡类型一般生存空间小，竞争能力弱，少见
具有特殊习性或结构的生物的起源和转变
如：
食虫的四脚动物能飞翔→蝙蝠？
有一些过渡的例子，如飞鼠
极度完善和复杂的器官眼睛：
不是一步演化而来，而是经过了漫长的阶段
（三）达尔文对变异机理的解释
用进废退；生物一些部分变异的相关性；变化不断积累，使得与物种相应习性有关的结构得以改变；遗传机制，融合遗传；一些在生长发育过程中密切相关的部分，一部分改变，另一部分也跟着改变
（四）细胞遗传学的发展对达尔文的演化论的贡献
1.19世纪后期，以德国为主的科学家发现了细胞的有丝分裂、减数分裂，以及染色体的重组现象
染色体（遗传“因子”的载体）；减数分裂；染色体的重组；染色体水平的突变
二、新达尔文主义
1.“种质学说”：
第一，多细胞的生物体是由种质和体质两部分组成的，生殖细胞是种质，身体的其它部分为体质。
第二、种质是独立的、连续的，它能产生后代的种质和体质；而体质是不能产生种质的。
第三、环境造成的体质变异，即后代个体发育过程中所获得的性状是不能遗传的，只有种质的变异才能遗传。
2.主要内容：
把自然选择强调为进化的主因素，消除了达尔文进化论中的庞杂内容，如拉马克的“获得性状遗传”，布丰的“环境直接作用说”等等。
经过魏斯曼修正过的达尔文学说被称为“新达尔文主义”。
强调自然选择的作用，强调渐进式的演化
第一次将减数分裂与生殖和遗传结合起来，认为所有性状只能通过性细胞“传递”
3.优缺点：
A，他首先提出了遗传具有物质基础，并指出遗传物质具有连续性的论点是有依据的，对以后的生物学研究产生了广泛的影响。
B，魏斯曼还认为杂交可以产生变异，为今后的遗传学研究所证实。
C，但是他把生物体绝对的划分为种质和体质并不符合实际；关于种质和体质遗传的论点现在看来不完全准确；另外，他也没能发现遗传的基本规律。
4.意义：
A，魏斯曼学说的提出标志着进化论新发展的开端，使人们的注意力从宏观研究转向进化的微观机制方面；
B，其观点不仅对达尔文的渐变式进化是一个重要的补充，而且对他的选择原理也是一个重要说明。
5.基因漂移（Geneticdrift）：
世代之间基因频率的随机变化
（1）先锋者效应（Foundereffect）：
由少数几个携带有亲本种群中部分遗传变异的个体建立起新的种群，新种群中的基因频率偏离了原来的亲本种群
（2）瓶颈效应（Bottle-neckeffect）：
一个大的种群缩小后再扩大后，由于小的种群中基因频率未能全面代表原来亲本种群所造成的后果
第三章生命及其起源
第一节有关生命史的问题
适应辐射
趋异进化的结果使一个物种适应多种不同的环境而分化成多个在形态、生理和行为上各不相同的种，形成一个同源的辐射状的进化系统，即是适应辐射
比较分子生物学研究所建立的系统进化树与古生物化石记录所确定的进化顺序相符合；
同位素地球化学证明的生物同化作用历史与古生物沉积学的记录结果相互验证；
某些地球化学、天体物理学所揭示的异常事件与生命史中的某些灭绝/适应辐射事件亦相互验证；
地质学所揭示的地壳、大气圈和古海洋的均向演变，以及构造地质学所揭示的某些地质历史时期的板块运动事件与生物进化事件相关联发生。
二、生命史的三大阶段
1.三个阶段
（1）前生命的化学进化阶段；
（2）生命的生物学进化阶段；
（3）文化进化与生物学进化并行和相互制约阶段。
2．生命诞生的标志
应具有与外界分隔的生物膜系统；
又有内部膜分隔的、有形态学特征的、有个性的生命的最初出现
第二节生命及其起源
1．第一种解释：
认为地球上的一切生命都是由上帝设计和创造的，或者是由于某种超自然的东西干预而产生的。
2．第二种解释：
认为生命是宇宙固有的，早在地球形成之前就已经存在于宇宙中了，地球上的生命来自于地球之外，来自于别处。
3．第三种解释：
认为生命可随时从非生命物质直接产生而来。
4．第四种解释：
认为地球上的生命都在地球历史的早期，在特殊的环境条件下，通过所谓的“前生命的化学进化”过程，由非生命的物质产生出来并经长期的进化过程延续至今。
二、关于生命的定义和本质
生命的本质特征：
第一，生命的物质基础是核酸和蛋白质;
第二，生命运动的物质特征是自我更新和自我复制;
第三，生命的基本特征是能够遗传、变异和繁殖;
第四，生命体系是一种耗散结构。
生命的定义：
各学科看法不一
生理学的定义：
生命体是具有进食、代谢、呼吸、运动、生长和反应性等功能的系统。
新陈代谢的定义：
生命体系具有界面，与外界经常交换物质，但不改变其自身性质。
生物化学的定义：
生命体系包含储存遗传信息的核酸和调节代谢的酶蛋白。
遗传学的定义：
生物系统是通过基因复制、突变和自然选择而进化的系统。
热力学的定义：
生命是个开放系统，它通过能量流动和物质循环而不断增加内部秩序。
概括总结：
生命是高度组织化的物质结构，核酸、蛋白质等相互作用的生物大分子构成其分子基础，通过生物膜结构实现其内、外之间和内部的分隔化，其内部的无数相关的生物化学反应循环通过耦联，并借助分隔化的结构而组成高度有序的、紧凑的生物化学反应网系统，这个系统靠外界能量输入和内、外物质交换而保持其低熵水平的远离热力学平衡状态的有序状态，同时实现其自身复制（再生产）。
三、生命起源的研究及其目前的新进展和新假说
1，生命起源的基本条件：
原始大气、能量（热能、太阳能、放电）、原始海洋
2，生命起源的主要阶段
无机小分子
有机小分子
生物大分子
生物多分子体系
原始生命
4，一些新假说：
（１）地球外的化学进化与“新泛种论”：
在地球演化的早期，可能有一定量的星际物质（包括有机分子）进入地球，并可能作为前生命化学进化的材料或至少参与化学进化过程。
（２）现代非生物学有机合成与“新自生论”：
自生论----生命是自然而然地由非生命物质产生的，而且是从非生命物质中突然产生的。
新自生论----生命是由非生命物质产生的，而且是在漫长的宇宙进化中发生的。
是宇宙进化到某一阶段的产物，不是现在条件下的由非生命物质产生的。
（3）铁硫磺世界理论：
早期的生命可能形成表面的硫化铁矿物质
5，生命起源的基本过程总结
化学过程：
无机物（原始大气原始海洋中CH4、NH3、CO、CO2、H2O、HCN、N2等）→简单有机物（氨基酸、核苷酸、单糖、脂类等）（38亿年前）→高分子复杂有机物（蛋白质、核酸等）（36亿年前）→多分子体系（呈现初步生命现象的分子团聚体，出现微球体等前细胞型生命体）（35亿年前）→原始细胞（34-35亿年）→原核细胞（厌氧细菌）（34-35亿年亿年）→光合细菌→
生物进化过程：
原始细胞→原核细胞→真核细胞→原始鞭毛虫→动物、植物等。
四、从化学进化到生物学进化是如何进行的?
化学进化过程
在一定条件下由无机分子形成生物（有机）的小分子（AA、嘌呤、嘧啶、糖、单核苷酸、ＡＴＰ等高能化合物、卟啉、脂类等）；
由生物（有机）小分子聚合成为生物大分子（多肽、多聚核甘酸等）
化学进化向生物学进化的过渡
能自我复制的生物大分子系统的建立；
遗传密码的起源，即蛋白质的合成纳入核酸的自我复制系统的控制之中；
分隔膜的形成，即通过生物膜体系使生命结构与外环境分隔，同时使生命结构内部不同功能部分分隔
关于人类在生命起源问题中的研究进展
第一阶段：
推测已经得到科学实验的证实，表明此阶段的化学过程是完全可能的。
第二阶段：
推测还没有得到肯定的实验证实，但有一些线索。
第三阶段：
推测有一些假说。
第四阶段：
推测既无假说，更无实验证实。
变异选择自然选择人工选择
演化、进化和退化的相互关系：
三）作物进化的决定因素
变异性突变的频率世代更替的速度群体的大小生殖隔离
对病虫害的选择作用
第三章人类的起源与进化
第一节人的概念及其特征
关于人的双重属性的问题
生物属性：
主要指体质结构、生理功能、行为习性等，这类属性是人与一般动物所共有的，只不过是人类与动物相比，从总体上说，则更为复杂和高级。
社会属性：
主要指文化和其他社会现象。
这类属性一般是人类所特有的。
人类是一个多态复合种
全世界的人类都属于同一个生物种；它是一个遍布全球各大陆的广布种；一个包含了若干亚单位的复合种。
造成人类种内分异的原因不仅仅是地理隔离，还有文化隔离。
制约人类群体之间基因交流的因素：
自然隔离因素：
地理、气候
文化因素：
文化、习俗、习惯、社会观点、道德法律等
人类的形态学特征与进化
1，人具有脊椎动物的某些原始的特征
五指（趾）尾椎和尾肌瞬膜耳肌的痕迹、盲肠的残余（阑尾）、发达的锁骨
——人的躯体的整体结构大致符合脊椎动物的“原型”
2，人类躯体结构保留着树栖生活方式的适应特征
颈椎少（颈短）、腰椎少----躯干结构紧凑肢体相对于躯干长，特别是婴幼儿
抓握力很强，尤其是婴幼儿双目前视
爪变为扁平的指甲----剥、刻、抓、摘果实和种子
——人的祖先生活于森林中，以植物果实种子为主要食物
3，体毛的退化和独特的性行为
体表无毛或少毛性行为性生理——进化发展非常特别
4，镶嵌进化和幼态持续
镶嵌进化：
不同器官的进化速率往往很不相同，有的器官进化很快，而另一些则进化停滞，因而造成一种具有混合特征的表型，即快速的前进进化的新适应特征和处于进化停滞状态的原始特征同时存在于一种生物中，这就是所谓的镶嵌进化。
人科祖先南方古猿----有直立的特征但脑袋很小
现代智人----有发达的颅骨和很大的脑量但有很多原始类型
幼态持续：
是指个体发育中保留某些幼年时期的特征并使延长到成年时期的现象。
从猿到人过程中新旧因素的更替
1.直立行走和前肢的解放2.工具的制造和火的使用
3.脑容量增加和幼态持续现象4.食性和繁殖的进步
5.皮肤的裸露6.群体关系的发展
7.原始文化和意识的萌芽
第二节人科谱系和现代智人的起源
灵长类—灵长目
特点：
树栖生活（抓握能力和准确度高）；手部很灵巧（制造使用工具打下良好的基础）；有立体视觉（扩大视野，激发好奇心）；辨别颜色（行动，分辨事物）；群居、交流、有社会性
直立人
特点：
直立人的脑量比南方古猿和能人有较大的增长（5个头盖骨统计，中国直立人的平均脑容量为1088ml），头也相应增大，但头盖骨的结构仍保留着较多的猿的特征，如：
额骨低平、眉嵴发达、颅顶有尖状嵴、颜面突出等，而肢骨很接近现代人。
中国直立人能够制造较精致的石器，且能用火。
直立人有原始的社会组织，创造了原始的文化----旧石器文化
人与动物的本质区别
只有人才能创造文化，并形成文化系统
人类进化的动力
早期观点：
使用工具和有语言等文化的因素
近年认为：
至少在初期，人类进化的主要动力不是文化，而是食物、进食行为和习惯
第三节人类的生物学进化与文化进化
概念
生物进化----是指生物个体和种群的遗传组成和与之相关联的表型特征的世代改变。
文化进化----是指人类社会的文化系统（包括生产方式和上层建筑）随时间而变更的过程。
二者之间的相互关系
1，人类的文化进化是建立在生物学进化的基础上的，生物学进化达到一定的阶段（一定的智力、前肢进化为劳动器官、语言能力、社会组织），才能产生和创造出文化，才可能有文化进化。
2，从另一个角度来说，文化创造也是一种行为，而人类行为也是一种生物学特征，有遗传基础。
3，文化系统类似遗传系统，是一个信息系统；信息系统随时间而变化的过程就是信息积累的过程，是进化过程。
因此，文化系统与遗传系统，文化进化与生物学进化在某些重要的特征上是可以类比的。
第四节人类的未来
从进化论的角度讲，人类进化是生物进化的高级阶段，它的主要内容是指自然选择作用推动下人类体质和行为特征的进化。
但自人类诞生、有了社会以后，便开始了社会进化的历程。
社会进化是生物进化的继续和发展，从化学进化到生物进化再到社会进化，构成了宇宙的系统发展。
在社会进化过程中，自然选择的作用将受到社会选择的制约，但人类的自然进化仍在继续。
例如，某些正在进行中的变化，如“头发、智齿、小趾和阑尾可能逐渐消失”，人种的界线逐渐缩小等。
在人类进化中，比较主要的两个方面是优生和健康。
健康问题
环境污染导致的基因突变。
由于医学的进步，某些本该淘汰的遗传病患者存活下来。
随着生活条件和习惯的进步，人们对自然环境的抵抗能力减弱。
人类对自身进化发展的影响
1，人类依据一定的理论，以有意识、有目的的行为干预人类自身的生物学进化。
例如：
我们刚刚谈到的有关优生学的问题；人类也创造出了自然界中原先没有的生物品种。
2，人类也依据一定的理论，以有意识、有目的的行为干预人类的文化进化。
第四章分子进化
一.概念
分子进化的含义：
研究生物大分子（如核酸和蛋白质分子）的进化速率、模式及机制的理论。
从两个层次来认识----
①在前生命的化学进化阶段（细胞生命出现之前）：
（通常被称为前生命的化学（分子）进化）进化主要表现在生物分子（主要是无机、有机分子、生物大分子等）的起源及其由简单向复杂的演变进化上。
----从时序上说，分子进化是生物进化的初始阶段。
②细胞生命出现之后：
（我们通常所说的分子进化）进化发生在生物分子、细胞、组织、器官、生物个体、种群等各个组织层次上，分子进化是生物分子层次上的进化。
----从组织层次来说，分子进化是生物组织的基础层次的进化。
二.分子进化的关键要素：
突变
1.点突变：
指DNA单个碱基的变换。
它可影响蛋白质的氨基酸序列。
2.调节突变：
是指某一基因内部或其附近决定这基因活化与否的部位的变化。
它影响基因的表达，尤其影响发育过程中某些特定基因的开启和关闭。
三.分子进化研究的若干方法（通过核酸、蛋白质序列同源性的比较进而了解基因的进化以及生物系统发生的内在规律）
1.核酸的进化
①DNA量的变化：
（不同种类的生物，其DNA的含量不一样）
一般：
简单低级的生物DNA含量少；复杂高级的生物DNA含量高
实际：
DNA含量与生物的复杂性间并不一定成正比
根据生物所含有的DNA差异可以估算生物起源时间
②DNA质的变化：
核苷酸顺序的变化
表现：
不同长度的顺序扩增成为多份拷贝；基因和其他顺序在染色体上发生易位；进行核苷酸对的替换等。
比较两个物种间亲缘关系的方法：
提取两个不同生物的DNA，加热使之变性由双链变成为单链；在适当的温度下，把一个种类的单链DNA与另一个种类的单链DNA放在一起进行温育，使其形成杂种双链DNA结构（为了检测的方便，可以先把某一条单链DNA用同位素标记，带有放射性同位素的双链部分就是杂种双链）；提取双链DNA，检验它们的同源性质（此时所用的指标是杂种DNA分子的热稳定性）
亲缘关系越近，核苷酸组成的差异就越小，杂种DNA分子的热稳定性越高；反之亲缘关系越远，差异就会越大，杂种DNA分子的热稳定性越低。
★说明：
通常用非重复DNA来进行杂交实验；核苷酸顺序的差异不一定与物种分化后所经历的年代呈正比例。
2.遗传密码的进化：
生物界核基因的遗传密码几乎可以说是共同的，且密码子具有兼并性，tRNA的结构及反密码子也具有极大的相似性，这些事实表明，目前的核苷酸序列起源于祖先的一个或几个寡聚或
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