進(jìn)化生物學(xué)研究進(jìn)展課件

從1988MichiganStateUniversity的Lenski教授開始進(jìn)行一項(xiàng)長期的大腸桿菌的進(jìn)化實(shí)驗(yàn)，試圖證明長時(shí)間的進(jìn)化是可以創(chuàng)造新的物種的。進(jìn)展一：進(jìn)化過程是可以被觀察到的（大腸桿菌）培養(yǎng)基92.5%檸檬酸鹽7.5%葡萄糖每天以1%量轉(zhuǎn)接一次相當(dāng)于傳了6.64代

實(shí)驗(yàn)從12個(gè)獨(dú)立的populations開始，目前共繁殖了50000多代，從33127代起，一個(gè)可以利用檸檬酸鹽作為碳源的新的菌株出現(xiàn)了，新的物種產(chǎn)生了！特別值得一提的是，研究者還證明，在31000-31500代大腸桿菌中產(chǎn)生了一個(gè)關(guān)鍵突變，它雖然沒有導(dǎo)致分解檸檬酸鹽的菌種產(chǎn)生，但從這時(shí)期的菌種出發(fā)，只要再培養(yǎng)2000-3000代，均可以產(chǎn)生檸檬酸鹽分解菌，而且這種進(jìn)化實(shí)驗(yàn)是可以重復(fù)的，但用20000代前的菌種作母本則無法重復(fù)進(jìn)化實(shí)驗(yàn)，這說明進(jìn)化在一定時(shí)期內(nèi)是有方向的。1979年（10分鐘1000條，超過100種）1989年（由于富營養(yǎng)化與獵食動物引入，幾乎絕跡）目前（10分鐘1000條，出現(xiàn)了許多新的物種）進(jìn)展一：進(jìn)化過程是可以被觀察到的（麗魚）2004年Tiktaalik化石的發(fā)現(xiàn)，填補(bǔ)了陸生脊椎動物起源的關(guān)鍵一環(huán)。近20年來的化石證據(jù)無可辯駁的證明了鯨類其實(shí)是由5千萬前的一種偶蹄類動物進(jìn)化而來的。進(jìn)展二：進(jìn)化過程中的過渡類型是真實(shí)存在的進(jìn)展三：進(jìn)化的證據(jù)--物種的界限并不是絕對的

一般認(rèn)為：物種間的界限是明確的，不同的物種間不能雜交，就算可以雜交，它們的后代也是不育的。

環(huán)物種（ringspecies)：一物種因地理區(qū)隔（如湖泊、山岳、峽谷）等因素而沿著該區(qū)隔繁衍產(chǎn)生多個(gè)亞種，各相鄰亞種之間有著連續(xù)性的基因變化，當(dāng)此一連續(xù)亞種之首尾物種亦相鄰，此物種整體分布型態(tài)正如一圓環(huán)狀，故名為環(huán)物種。有趣的是，環(huán)物種的首尾兩亞種無法進(jìn)行繁殖，于種之定義中已屬不同種，因此產(chǎn)生疊合多個(gè)亞種差距后竟跨越種差的奇妙現(xiàn)象。章魚眼與人眼的比較（進(jìn)化Vs神創(chuàng)）人眼的排列順序（外－內(nèi)）血管－神經(jīng)－感光細(xì)胞章魚眼的排列順序（外－內(nèi)）感光細(xì)胞－神經(jīng)－血管讓達(dá)爾文“害怕”的眼睛適者生存的難題：孔雀的尾巴雄性孔雀的尾巴對于雄性個(gè)體來說是個(gè)負(fù)擔(dān)，在適者生存的法則下應(yīng)該被淘汰，但為什么它還能存在下去呢？因?yàn)榇瓶兹赶矚g

雌孔雀喜歡選擇有較大尾巴的雄孔雀，在這種選擇的壓力下，雄孔雀的尾巴起來越大，色彩更加艷麗。好處：雄孔雀能帶著巨大而顯眼的尾巴生存下去，說明它的生存能力強(qiáng)，選擇這種雄性產(chǎn)生的后代有更好的生存能力。性選擇進(jìn)展五：性選擇的威力正在被日益認(rèn)識

達(dá)爾文在他的進(jìn)化理論中提到了性選擇的作用，但近十多年來科學(xué)研究的發(fā)現(xiàn)表明，性選擇的是一用很強(qiáng)的選擇力量，作用堪比自然選擇。（1）東非湖的麗魚在其進(jìn)化歷史中可以在同片水域中產(chǎn)生相當(dāng)多的物種，主要就是性選擇在起作用；（2）人類的起源與發(fā)展，性選擇的作用是非常巨大的，比如膚色、智力等；（3）近年來的許多基因水平上的研究發(fā)現(xiàn)，生殖相關(guān)的基因在許多物種（果蠅、人）中都有著較一般基因更快的進(jìn)化速率，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是由于一種稱為性沖突(sexualconflict)的機(jī)制導(dǎo)致的。因?yàn)樾坌栽趯⒕鹤⑷氪菩泽w內(nèi)時(shí)，會同時(shí)注入一些化學(xué)成分，這些成分會降低該雌性與其它雄性交配的成功率，可是這些物質(zhì)對雌性來說是有毒的，所以雌性會發(fā)展抵制這些雄性物質(zhì)的機(jī)制，雄性也會不斷發(fā)展這種物質(zhì)以對搞雌性的防御，這樣雄性與雌性間就生殖基因方面展開了一場軍備競賽，使得生殖相關(guān)的基因進(jìn)化的更快了。寒武紀(jì)大爆發(fā)（神創(chuàng)論的稻草）寒武紀(jì)大爆發(fā)發(fā)生的時(shí)間約為5.45億年前，在１千萬年時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了現(xiàn)生動物的主要類群，無脊椎動物（主要是節(jié)肢動物）極大繁盛。代表化石點(diǎn)，我國云南澄江化石群進(jìn)展六：動物形態(tài)進(jìn)化的分子基礎(chǔ)Homeodomain

gene的出現(xiàn)，為動物身體結(jié)構(gòu)變的更為復(fù)雜提供了遺傳基礎(chǔ)。無論是果蠅還是人類，胚胎發(fā)育過程中軸向性質(zhì)的控制基因都是一致的，稱為Hox基因家族。Dll1-Hoxb6HoxA10通表達(dá)：不長肋骨HoxB6通表達(dá)：通身長肋骨(TaniaVinagre,2010,DevelopmentalCell)進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)的興起（EvoDevo)進(jìn)展七：人類的進(jìn)化之路逐漸清晰300－400萬前，南方古猿在非洲出現(xiàn)，代表為阿法南猿（露西，直立行走）250萬前，能人出現(xiàn)，腦容量增大，能制造簡單的石頭工具180萬前，直立人出現(xiàn)，腦容量進(jìn)一步增大，能使用火，吃熟食30萬前，智人出現(xiàn)，能熟練的制造使用工具，具有抽象思維能力現(xiàn)代智人的起源多地區(qū)起源假說取代假說（走出非洲）化石證據(jù)多支持這種假說分子證據(jù)多支持這種假說歐洲的尼安德爾特人真核生物古細(xì)菌細(xì)菌脊椎動物胎盤類哺乳動物脊椎動物進(jìn)展八：生命之樹

(TreeofLife)計(jì)劃的完善從共同祖先開始分歧，不同的生物群體沿著各自獨(dú)特的進(jìn)化軌跡發(fā)展變化，隨著生物進(jìn)化的發(fā)展，各種物種間便產(chǎn)生了一種樹杈狀(Branch)的相互聯(lián)系關(guān)系。我們可以通過研究不同物種間的遺傳特征和其它一些歷史證據(jù)，用一種稱為系統(tǒng)發(fā)育樹(Phylogeny)的樹狀結(jié)構(gòu)表示不同物種間的進(jìn)化關(guān)系。以下所見到的就是將地球上所有生物結(jié)合在一起的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。我們稱之為生命之樹(TreeofLife)。進(jìn)展九：生命并不是上帝創(chuàng)造的，人造生命是可能的2010年5月，美國生物學(xué)家克雷格文特爾(CraigVenter)宣布在實(shí)驗(yàn)室中制造出世界首個(gè)人造生命細(xì)胞。克雷格文特爾將一種稱為絲狀支原體絲狀亞種的微生物的DNA進(jìn)行重塑，并將新的DNA片段“粘”在一起，植入另一種細(xì)菌中。新的生命由此誕生，這種新生的微生物能夠生長、繁殖，并產(chǎn)生一代又一代的人造生命。植入的DNA片段包含約850個(gè)基因，而人類的DNA圖譜上共有約35000個(gè)基因。不過，從廣義上來講，文特爾的人造生命并不完全是人造的，它利用了宿主細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，并且包含的850基因也都來源來其它生物，文特爾的實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格來說只是一個(gè)更為復(fù)雜的細(xì)胞基因工程改造。如同我們的左手和右手，一些化學(xué)物質(zhì)(如氨基酸)以兩種鏡像形態(tài)存在。一般情況下，化學(xué)物質(zhì)如果以兩種形態(tài)存在，那么左旋或右旋的數(shù)量會大致相等。但在活細(xì)胞中，所有氨基酸均是左旋，所有糖和核苷酸則是右旋。長期以來，研究生命起源以前化學(xué)的科學(xué)家無法解釋，在地球早期，第一個(gè)活生命系統(tǒng)如何只選擇一種手性的化學(xué)物質(zhì)。為什么左旋核苷酸阻止右旋核苷酸在一條鏈條上連接以形成RNA或DNA。倫敦大學(xué)帝國學(xué)院的堂娜·布萊克默德等研究人員發(fā)現(xiàn)，通過不斷的冷凍和融解，一個(gè)由左旋和右旋分子構(gòu)成的混合物能夠被轉(zhuǎn)換成單一形態(tài)。生物的手性：神的安排？核苷酸可以自發(fā)形成研究原始地球生命起源前化學(xué)的化學(xué)家在核苷酸如何自然出現(xiàn)的問題上瀕于崩潰。核苷酸由一個(gè)身處一端的像核糖和去氧核醣這樣的糖分子，和處于另一端的磷酸鹽組(phosphategroup)構(gòu)成?；瘜W(xué)家驚喜地發(fā)現(xiàn)，像腺嘌呤這樣的鹽基可以由簡單的化學(xué)物(如氫化氰)輕易形成。然而，科學(xué)家多年努力卻化為泡影，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)腺嘌呤無法與核糖建立天然聯(lián)系。2009年，英國曼徹斯特大學(xué)化學(xué)家約翰·薩瑟蘭(JohnS