動物生物學(xué)evolution的學(xué)習(xí)教案

動物生物學(xué)evolution的學(xué)習(xí)教案第1頁/共60頁一、進化關(guān)系第2頁/共60頁1動物進化樹

根據(jù)動物間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，把各類動物置于一個有分枝的圖解上，簡明地表示動物的進化歷程和親緣關(guān)系，即為進化樹，或稱系統(tǒng)樹phylogenetictree。第3頁/共60頁2動物進化的總趨勢

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向不同方向分歧發(fā)展，從少數(shù)種類發(fā)展為較多種類；

?

通過提高機體水平上升發(fā)展，從簡單趨向復(fù)雜，由低級進進化到高級。第4頁/共60頁第5頁/共60頁腔腸動物的祖先纖毛蟲根足蟲孢子蟲鞭毛蟲原始多細(xì)胞動物海綿動物原鞭毛蟲腔腸動物兩側(cè)動物稱動物的祖先后口動物原口動物棘皮動物原始無頭類半索動物扁形動物線形動物環(huán)節(jié)動物軟體動物節(jié)肢動物無脊椎動物演化樹第6頁/共60頁原始無頭類尾索動物頭索動物原始有頭類有頜類無頜類化石甲胄魚圓口類化石盾皮魚類軟骨魚類原始硬骨魚類硬骨魚類肺魚類總鰭魚類四足為祖先現(xiàn)代兩棲類古代兩棲類古代爬行類現(xiàn)代爬行類現(xiàn)代鳥類古鳥類獸齒類原獸類后獸類其他獸類真獸類其他猴類類人猿人類原始猴類脊椎動物演化樹第7頁/共60頁第8頁/共60頁第9頁/共60頁二、動物進化的例證第10頁/共60頁1比較解剖學(xué)的例證

★同源器官

指不同類群動物身體上的某些器官功能不同、外形相同或不同，但其基本結(jié)構(gòu)和胚胎發(fā)育的來源上相同。第11頁/共60頁★同功器官指在不同動物身體上功能相同、形狀相似，但其來源和基本結(jié)構(gòu)均不同的器官?！锖圹E器官指動物體或人體中一些殘存的器官，它們的功用已經(jīng)喪失或極小。第12頁/共60頁

第13頁/共60頁

第14頁/共60頁2胚胎學(xué)的例證

不同綱的脊椎動物，例如魚、蠑螈、龜、雞、豬、牛、免和人的早期胚胎發(fā)育彼此都很相似，都具有鰓裂和尾，頭部較大，身體彎曲，胚胎越早，體形也越相似，以后逐漸分化才顯出差別。分類地位越近的動物，相似的程度越大。第15頁/共60頁

生物發(fā)生律(重演律)

德國生物學(xué)家E.Haeckel(1866)提出生物發(fā)展史可分為兩相互密切聯(lián)系的部分，即個體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育，即個體的發(fā)育歷史和由同一起源所產(chǎn)生的生物群的發(fā)展歷史。個體發(fā)育的歷史是系統(tǒng)發(fā)育歷史的簡單而迅速的重演。第16頁/共60頁

第17頁/共60頁3古生物學(xué)的例證

古生物學(xué)所研究的就是來自地層所發(fā)掘出來的大量化石材料。地層可以說是名符其實的生物演化史的檔案館。人們可根據(jù)從地層中發(fā)掘出來的生物的化石遺骸(如骨骼、牙齒、介殼等甚至整體)、遺跡(足跡和生物體的印痕)和遺物（糞、卵等），較為全面地了解地球出現(xiàn)生命以來動物發(fā)展演化的基本歷程。第18頁/共60頁

按地層形成的先后順序與生物出現(xiàn)的早晚，將地質(zhì)年代分為5個代，每代可分為若干個紀(jì)，紀(jì)下又可分為世。

太古代元古代古生代中生代新生代第19頁/共60頁

第20頁/共60頁4動物地理學(xué)的例證因島嶼隔離形成特有動物類群。如澳洲大陸上的各種有袋類動物，隔離進化，缺乏真獸亞綱的種類。第21頁/共60頁5生理、生化的例證

一切生物都具有新陳代謝、激應(yīng)性、生長、發(fā)育、遺傳、變異等基本特征；構(gòu)成其身體的基本化學(xué)成分如核酸、蛋白質(zhì)、糖類及脂肪在各種生物體內(nèi)也基本是一致的。

第22頁/共60頁6遺傳學(xué)的例證一個物種的所有個體的染色體核型保持著一致性與穩(wěn)定性，但同時又是可變的。一致性與穩(wěn)定性反映了該物種在進化過程中的一定位置?？勺冃詣t造成了物種的變異，使進化成為可能。生物進化源于染色體進化，而染色體進化是一系列的染色體突變的結(jié)果。第23頁/共60頁三、進化理論第24頁/共60頁1拉馬克學(xué)說

18世紀(jì)后期到19世紀(jì)初期為進化論醞釀期。

G.Buffon,E.Darwin,Lamarck較為系統(tǒng)地闡述過生物進化觀點，其中Lamarck的進化理論影響最大、最為系統(tǒng)。

Buffon第一個提出具體的進化學(xué)說，他認(rèn)為物種是可變的，強調(diào)環(huán)境對生物的直接影響，認(rèn)為物種生存環(huán)境的改變，特別是氣候和食物性質(zhì)的變化，可引起生物機體的改變。但他最終屈服于教會的壓力，公開發(fā)表放棄進化觀點的聲明。第25頁/共60頁E.Darwin是達(dá)爾文的祖父，闡述過物種可變的觀點和不同類型的生物可能起源于共同祖先的“傳衍”概念。拉馬克1809年發(fā)表了《動物哲學(xué)》，其中包含了Buffon和Darwin的觀點，但比二者的闡述更為系統(tǒng)、完整。該學(xué)說的基本內(nèi)容和主要觀點：第26頁/共60頁

?傳衍理論物種是可變的，所有現(xiàn)存物種都是從其他物種變化、傳衍而來。物種的變異是連續(xù)的漸變過程，生命是由非生命物質(zhì)形成的；?進化等級理論認(rèn)為自然界中的生物存在著由簡單到復(fù)雜的一系列等級（階梯）。不承認(rèn)物種的真實存在，自然界只存在連續(xù)變異的個體。?進化原因強調(diào)生物內(nèi)部因素用進廢退（第一定律）獲得性遺傳（第二定律）第27頁/共60頁2達(dá)爾文學(xué)說

1895年發(fā)表了《物種起源》，提出了以自然選擇理論為基礎(chǔ)的進化學(xué)說，而自然選擇理論是達(dá)爾文對5年環(huán)球考察中大量觀察與資料的總結(jié)，并受啟于人工選擇和馬爾薩斯人口論。

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人工選擇學(xué)說人類通過人工選擇得到了許多家養(yǎng)動物和栽培作物的品種。達(dá)爾文認(rèn)為出現(xiàn)許多不同品種有3個原因：變異、選擇、遺傳第28頁/共60頁?馬爾薩斯人口論

1798年，Malthus發(fā)表了他對人類社會的一些見解，提出“人口論”。認(rèn)為人口按幾何級數(shù)增長，而食物按算術(shù)級數(shù)增長，因此社會上必然有人口過?，F(xiàn)象，而貧困和不幸完全是由于生育過多。達(dá)爾文偶然讀到了上述理論，受到啟發(fā)。他認(rèn)為生物繁殖過剩，但食物與空間有限，生物之間、尤其種內(nèi)必然有激烈的競爭。其結(jié)果是優(yōu)勝劣汰。第29頁/共60頁

達(dá)爾文把人工選擇原理與生存斗爭思想綜合在一起，構(gòu)成了自然選擇學(xué)說。推論1

在自然界，物種的巨大繁殖潛力未能實現(xiàn)，原因在于生存斗爭（種間斗爭、種內(nèi)斗爭）；推論2

在生存斗爭中具有有利變異的個體，就具有最好的生存、繁衍后代的機會，否則，遭致淘汰，此過程即適者生存或自然選擇；推論3

通過這種自然選擇，經(jīng)過許多世代，有利變異被定向積累，并逐漸變化形成亞種或新種，從而推動生物進化歷程。第30頁/共60頁

達(dá)爾文承認(rèn)獲得性遺傳；

自然選擇學(xué)說演繹推理多于提出證據(jù)；自然選擇原理強調(diào)生物進化的“漸進性”，完全否定“跳躍性”進化。第31頁/共60頁3新拉馬克主義

最早出現(xiàn)于法國。代表人物有A.Packard，E.Cope,L.Cuenot，米丘林-李森科等。強調(diào)

用進廢退；獲得性遺傳較自然選擇重要；環(huán)境因素的作用較之生物體本身更為重要；功能決定結(jié)構(gòu)認(rèn)為進化不能用突變來解釋，因突變只是種內(nèi)的變異，是畸形和退化的變化，所以突變不發(fā)生進化等。第32頁/共60頁4新達(dá)爾文主義代表人物有A.Weismann，G.Mendel，W.Johannsen，H.devries，T.Morgan。否認(rèn)達(dá)爾文的“獲得性遺傳”與“融合遺傳”，強調(diào)顆粒遺傳與基因在遺傳變異中的作用等。本學(xué)派揭示了遺傳變異的機制，克服了達(dá)爾文進化學(xué)說的主要欠缺，并為進化論的進一步發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)。故稱為新達(dá)爾文主義。第33頁/共60頁5綜合進化論

20世紀(jì)30年代以后，一些科學(xué)家綜合了染色體遺傳學(xué)、群體遺傳學(xué)、物種概念與分類學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、古生物學(xué)、胚胎學(xué)和生物化學(xué)等有關(guān)學(xué)科的研究成果，對可能的進化因素進行分析，從而提出綜合進化論。這一學(xué)派綜合了達(dá)爾文的進化論與新達(dá)爾文主義的基因論。著名學(xué)者有T.Dobzhansky,J.Huxley,G.Simpson,E.Mayer等。第34頁/共60頁

T.Dobzhansky《遺傳學(xué)和物種起源》（1937）的發(fā)表，完成了對現(xiàn)代進化理論的綜合。他認(rèn)為

群體是指在一定地區(qū)的一群可以進行交配的個體，這些個體享有共同的基因庫。一個物種由一個大的群體組成；生物進化的基本單位應(yīng)是群體，故進化機制的研究應(yīng)屬群體遺傳學(xué)范疇；第35頁/共60頁

T.Dobzhansky指出，基因突變，自然選擇和隔離是物種形成和生物進化的機制。

?基因突變提供了生物進化的材料；

?自然選擇可保留有利的變異和消除有害突變，從而使基因頻率定向改變；

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地理隔離在物種形成中起促進性狀分歧的作用，是生殖隔離的先決條件，結(jié)果形成生殖隔離，最終新物種出現(xiàn)。第36頁/共60頁1947年，在美國普林斯頓召開的國際會議上，綜合進化論的觀點為大多數(shù)學(xué)者和學(xué)派所公認(rèn)。除拉馬克主義者外，各學(xué)派基本同意綜合學(xué)派的結(jié)論：

?徹底否定獲得性遺傳；?強調(diào)進化的漸進性；?認(rèn)為進化是群體而非個體現(xiàn)象；?將物種看作一個生殖隔離的種群；?肯定了自然選擇的重要性；?進化的速度和方向幾乎完全由自然選擇決定。第37頁/共60頁6分子進化的中性學(xué)說

1968年，日本學(xué)者木村資生根據(jù)分子生物學(xué)積累的資料提出了分子進化的中性學(xué)說或簡稱中性學(xué)說。

1969年，美國學(xué)者金和朱克斯發(fā)表了非達(dá)爾文主義進化說，也以大量分子生物學(xué)資料闡述了這一學(xué)說。此學(xué)說認(rèn)為，在分子水平上大多數(shù)進化改變和物種內(nèi)的大多數(shù)變異，是通過選擇上中性或近乎中性的突變等位基因的隨機漂變的偶然固定所引起的，而非由自然選擇所導(dǎo)致。第38頁/共60頁

▼在分子水平上大多數(shù)的突變(包括蛋白質(zhì)與DNA的多態(tài)性)是中性的，它們不影響蛋白質(zhì)和核酸的功能，故對生物體的生存既無害也無益。▼中性突變經(jīng)過隨機的遺傳漂變在群體里固定下來或消失：中性突變對生物體來說既不提高也不降低其對生活環(huán)境的生存適合度，通過群體中的隨機婚配，這些突變在該群體中逐漸積累，最終固定或消失。▼分子進化速率的“恒定性”與“保守性”。第39頁/共60頁

在進化過程中，分子進化的速率由中性突變決定，即對每個蛋白質(zhì)或基因來說，它們的氨基酸或核苷酸的每個位點每年的替代率對所有的生物幾乎都是恒定的，有人稱之為分子進化鐘Molecularevolutionaryclock。如血紅蛋白的各個氨基酸每年以平均10-9的速率變化，對每個氨基酸來說約10億年變化一次。第40頁/共60頁

功能較少的分子或分子局部的進化要比功能強的快。換言之，那些引起現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和功能劇變的突變替代發(fā)生頻率較低。此即功能重要的分子或分子局部較強的保守性。第41頁/共60頁7間斷平衡論美國古生物學(xué)家埃爾德雷奇和古爾德于1972年提出間斷平衡論。認(rèn)為進化過程是由一種在短時間內(nèi)爆發(fā)式產(chǎn)生的進化與在長時間穩(wěn)定狀態(tài)下的一系列漸變進化之間交替進行的過程。換言之，物種可以在幾百萬年中保持穩(wěn)定狀態(tài)，在表型上不見明顯變化，然后在短時間內(nèi)迅速地進化改變。之后又是長時間的穩(wěn)定狀態(tài)，如此交替進行。第42頁/共60頁

基因突變和地理隔離導(dǎo)致新種快速形成是間斷平衡論的理論基礎(chǔ)。強調(diào)大多數(shù)新種是從親種地理分布邊緣被隔離的某個地區(qū)中的小種群中起源的。

說明地理隔離對物種形成的重要性。第43頁/共60頁四、動物進化的型式第44頁/共60頁1線系進化

也稱前進進化。是指以時間為縱坐標(biāo)，以物種的進化改變?yōu)闄M坐標(biāo)，用一條由下向上的線代表一個在時間上世代延續(xù)的種，而此線在坐標(biāo)中的傾斜度則代表進化速度。第45頁/共60頁

在進化過程中，一個物種可以逐漸地演變?yōu)榱硪粋€種，即在一段地質(zhì)時間中第二個種替代了第一個種。任何時間只存在一個種，前后出現(xiàn)的種由于在時間上的分隔而不得交配，這樣的種被稱為時間種。在一個線系進化中的物種可隨著所處環(huán)境的逐漸變化而改變。故在此線系中，有可能出現(xiàn)過若干個時間種。第46頁/共60頁

進化改變第47頁/共60頁2趨同進化

發(fā)生于2個完全不同的物種或類群，由于生活在極為相似的環(huán)境條件下，經(jīng)選擇作用而出現(xiàn)相類似的性狀。

趨同律不同類群、親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的動物，由于生活在極為相似的環(huán)境條件下，不對等的器官出現(xiàn)了相似的性狀。這些不同的器官，就是同功器官。如蝶翅和鳥翼。第48頁/共60頁進化改變第49頁/共60頁3平行進化一般是指2個不同類群的動物生活于極為相似的環(huán)境中，具有一些共同的生活習(xí)性，而造成一些對等的器官出現(xiàn)相似的性狀或相似的行為。這在很多動物類群中是普遍的。

平行律不同類群的動物，由于生活在相似的環(huán)境條件下，對等的器官出現(xiàn)了相似的性狀。如后獸類的大袋鼠和真獸類的跳鼠營跳躍生活，無具較長的后肢，發(fā)達(dá)的尾。第50頁/共60頁

進化改變第51頁/共60頁4停滯進化

代表一個物種的線系在很長時間中既沒有前進進化也沒有分支進化