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1、LOGO进进 化化 生生 物物 学学Evolutionary biology生科院 F313, F322, F321, F324, F306教材：教材：进化生物学进化生物学(第第3版版) 沈银柱沈银柱 黄占景主编黄占景主编 高等教育出版社高等教育出版社主要参考书：主要参考书：进化生物学进化生物学 谢强谢强, 卜文卜文 俊编著俊编著 高等教育出版社高等教育出版社,2010 生物进化生物进化张昀主编张昀主编 北京大学出版社北京大学出版社 进化是什么进化是什么恩斯特恩斯特迈尔著迈尔著 上海科学技术出版社上海科学技术出版社 多种期刊多种期刊 第一章第一章 进化生物学的由来有现状进化生物学的由来有现状第
2、二章第二章 生命及其在地球上的起源生命及其在地球上的起源第三章第三章 细胞的起源与进化细胞的起源与进化第四章第四章 生物发展史生物发展史第五章第五章 生物表型的进化生物表型的进化第六章第六章 生物的微观进化生物的微观进化第七章第七章 物种与物种的形成物种与物种的形成第八章第八章 生物的宏观进化生物的宏观进化第九章第九章 生物遗传系统的进化生物遗传系统的进化进化生物学讨论进化生物学讨论第十章第十章 分子进化和分子系统学分子进化和分子系统学第十一章第十一章 人类起源与进化人类起源与进化第十二章第十二章 生态系统的进化生态系统的进化拓展阅读拓展阅读课程安排课程安排学时计划学时计划授课授课讲授讲授12
3、周周讨论讨论演讲演讲1周集中答疑集中答疑阅读和个别辅导阅读和个别辅导 1周复习考试复习考试 拓展阅读拓展阅读/考试考试 1+1周成绩构成:平时成绩 + 期终考试 30% + 50%讨论与拓展阅读 20%什么是什么是“进化进化”?What is “evolution”?英文中的“evolution”一词，起源于拉丁文的“evolvere”，原本的意思是将一个卷在一起的东西打开，现指任何事物的生长、变化或发展的过程。包括恒星的演变，化学的演变，文化的演变或者观念的演变。自从19世纪以后，进（演）化通常用来指生物学上，不同世代之间外表特征与基因频率的改变。Evolution is defined a
4、s: a gradual process in which something changes into a different and usually more complex or better form. As it is most famously used, evolution is the process by which an organism becomes more sophisticated over time and in response to its environment. The theory of evolution is currently the most
5、popular concept of how life reached its current state. Evolution as a biological mechanism is driven by natural selection. This theory is favored by many scientists to explain phenomena in nature. 掌握生物进化的基本理论，在认识生命现象、揭示生命活动规律的研究中有着进化的思想； 学会综合全面地理解自然界中形形色色的生物，学会进化生物学研究的基本方法，了解这一学科的最新发展动态和研究成果。 第一章第一章
6、 进化生物学的由来及现状进化生物学的由来及现状世界上第一位阐明生物进世界上第一位阐明生物进化思想的是法国著名的生化思想的是法国著名的生物学家拉马克物学家拉马克（ JB Lamarck, 1724-1829）。无脊椎动物的系统（1801）、动物学哲学（1809）在科学史上具有重要的地位 Theory of Inheritance of Acquired Characteristics, first presented in 1801拉马克的主要观点： 物种是可变的，物种是由变异的个体组成的群体。 在自然界的生物中存在着由简单到复杂的一系列等级（阶梯），生物由低的等级向较高的等级发展变化。 生物对
7、环境有巨大的适应能力；环境的变化会引起生物的变化；环境的多样化是生物多样化的根本原因。 环境的改变会引起动物习性的改变，“用进废退”。 后天获得的性状，能够遗传。19世纪中叶，达尔文（世纪中叶，达尔文（ C R Darwin, 1809 -1882）的）的物物种起源种起源为进化论奠定了科学为进化论奠定了科学的基础。的基础。20世纪世纪30年代出现了现代综合年代出现了现代综合进化论。进化论。50年代以后，随着生物各分支年代以后，随着生物各分支学科的发展，进化论的研究逐学科的发展，进化论的研究逐步由推论走向验证，名称已不步由推论走向验证，名称已不再是再是“生物进化论生物进化论”，而改成，而改成“进
8、化生物学进化生物学”。Charles Darwin (1809 - 1882)一一 进化、生物进化与进化生物学进化、生物进化与进化生物学广义的进化是指事物的变化发展。它包含了宇宙的演化即天广义的进化是指事物的变化发展。它包含了宇宙的演化即天体的消长，生物的进化，以及人类的出现和社会的发展体的消长，生物的进化，以及人类的出现和社会的发展。“进化进化” ” 含义的不断演化：含义的不断演化： “ “进步的含义进步的含义” ” 早期早期 “ “有变化的传衍有变化的传衍” ” 达尔文，莱伊尔达尔文，莱伊尔 “ “进步性的发展进步性的发展” ” 斯宾赛斯宾赛 “ “进步性的发展进步性的发展”和和“退步性的
9、进化退步性的进化”现代现代（二）生物进化（二）生物进化 生物进化与非生物系统的演化截然不同生物进化与非生物系统的演化截然不同生物进化：通过传代即遗传过程中的变化而实现，生物进化：通过传代即遗传过程中的变化而实现，其结果导致生物对环境的适应，并作用于环境。其结果导致生物对环境的适应，并作用于环境。非生物系统的演化：不存在传代和适应，是物质世非生物系统的演化：不存在传代和适应，是物质世界中按照物质发展的固有规律发生、发展的过程。界中按照物质发展的固有规律发生、发展的过程。 生物在与其生存环境互相作用过程中，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
10、物总体对其生存环境的相对适应。 张昀，1998年（三）生物进化论与进化生物学（三）生物进化论与进化生物学生物进化论生物进化论是研究生物界进化发展的规律以及如是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。何运用这些规律的科学。进化论随着生命科学的发展逐步由推论走向验证，进化论随着生命科学的发展逐步由推论走向验证，由定性走向定量，于是产生了进化生物学。由定性走向定量，于是产生了进化生物学。进化生物学进化生物学是研究生物进化的过程及其原因、机是研究生物进化的过程及其原因、机制、速率和方向的科学。制、速率和方向的科学。生物进化论是进化生物学的理论基础，生物进化论是进化生物学的理论基础，是生物学
11、是生物学中最大的统一理论中最大的统一理论。二二 从进化论到进化生物学从进化论到进化生物学（一）进化思想的产生（一）进化思想的产生在原始社会，人们对复杂的自然现象不能理解，存在着宗教神话式宇宙观和朴素的唯物观念。在奴隶制社会，西方国家有所谓的“尊天神”与“反天神”的斗争，我国流传的易经中提出“八卦”。在封建社会，西方宗教神学占据了统治地位，有所谓的“特创论”、“目的论”和“物种不变论”，认为世界万物都是上帝创造的；中国出现了齐民要术等对作物性状和分类的记录。文艺复兴时期，仍然是物种不变论占据统治地位。布丰（Buffon GL,1707-1788)提出“变化论”，但长期受到教会势力的压制。 进化思
12、想的产生说明人的认识来源于实践，取决于生产力进化思想的产生说明人的认识来源于实践，取决于生产力的发展的发展。乔治.布丰（George Buffon，1717-1788），法国人，是第一个提出广泛而具体的进化学说的博物学家。布丰收集了不少有关自然科学的材料，编写了博物学。在书中，他提出了进化论点，认为物种是可变的，特别强调环境对生物的直接影响，当物种生存 环境的改变，尤其是气候与食物性质的变化，可引起生物机体的改变。 （二）进化论的形成（二）进化论的形成1.拉马克学说的创立及其主要内容拉马克（Lamarck J. B., 17441829）： 古脊椎动物学的创始人，他第一次将动物区分为脊椎和无脊
13、椎动物，也是第一个提出“生物学”这个名词，从而结束了将动物和植物看作两个截然不同的两个领域的看法。 主要著作：主要著作： 无脊椎动物分类志无脊椎动物分类志（1801 ） 提出并使用了提出并使用了“生物学生物学” 这一术语，形成了他的进化学说这一术语，形成了他的进化学说 （1802） 论巴黎附近的贝壳类化石论巴黎附近的贝壳类化石（18021806） 动物学的哲学动物学的哲学（1809 ） 无脊椎动物自然史无脊椎动物自然史（18151822 ） 拉马克学说的创立经历了同灾变论(居维叶)的斗争。居维叶1769-1823）拉马克学说的主要内容拉马克学说的主要内容两个法则：两个法则：进废退学，即经常实用
14、的器官进废退学，即经常实用的器官就发达，不使用的就退化。就发达，不使用的就退化。获得性状遗传学说，指由器官获得性状遗传学说，指由器官的用与不用而导致的变异是可的用与不用而导致的变异是可以遗传的。以遗传的。此外，提出此外，提出“等级进化等级进化”和生物进和生物进化的化的“多元论多元论”。1.环境条件的转变能够引起生物的变异；环境条件的转变能够引起生物的变异；2.环境的多样化是生物多样性的原因。环境的多样化是生物多样性的原因。2. 达尔文学说的创立及其主要内容达尔文学说的创立及其主要内容（1）达尔文学说产生的）达尔文学说产生的先提条件：先提条件：a.自然科学的进步，生物学各分支学科的发展b.生产力
15、发展的推动上帝创世说上帝创世说达尔文学说是在同神创达尔文学说是在同神创论的斗争中创立的，是论的斗争中创立的，是科学发展的必然结果。科学发展的必然结果。（2）达尔文的环球考察）达尔文的环球考察 及其重要发现及其重要发现 达尔文（达尔文（1809 - 1882） 英国博物学家英国博物学家,进化论的奠基人进化论的奠基人.22岁从剑岁从剑桥大学毕业后桥大学毕业后,以博物学家的身份乘海军勘以博物学家的身份乘海军勘探船探船“贝格尔号贝格尔号”（又称（又称“小猎犬号小猎犬号”）作历时五年的环球旅行，观察并搜集了动作历时五年的环球旅行，观察并搜集了动植物和地质等方面的大量材料，经归纳整植物和地质等方面的大量材
16、料，经归纳整理与综合。理与综合。The Voyage of the BeagleDates: 27 December 1831 - 2 October 1836Commander: Captain Robert Fitzroy (1805-1865)Scientist: Charles DarwinH.M.S. BeagleCaptain FitzroyRoute:England - Cape Verde Islands - Brazil -Uruguay/Argentina/Falkland Islands - Chile -Peru - Galapagos Islands - Tahiti
17、 - New Zealand - Australia - Mauritius - Cape Town - St.Helena - Ascension Island - England环球考察的重要发现环球考察的重要发现在南美草原的地层中发现巨大的化石，与现代动物十分相似，说明古代生物与现代生物之间的亲缘关系。随着南美大陆向南飘移的程度不同，构成生物类型的更替，说明生物分布受到地理环境的影响。加拉帕戈斯群岛中不同 岛上的地雀彼此不同， 说明环境的影响使物种 发生分化，物种并非一 成不变。南美洲长期干旱造成牛大量 死亡，说明不是造物主的干 预而是自然原因引起。隶属厄瓜多尔，位于南美大陆以西1000
18、公里的太平洋面上，群岛面积7500多平方公里，由海底火山喷发的熔岩凝固而成的13个小岛和19个岩礁组成。（3）达尔文学说的主要内容）达尔文学说的主要内容第一，第一，主张物种演变和共同起源主张物种演变和共同起源。达尔文认为物。达尔文认为物种是可变的，进化通过物种的演变进行，地球上种是可变的，进化通过物种的演变进行，地球上现在生存的物种，都是曾经生存的物种的后代，现在生存的物种，都是曾经生存的物种的后代，它们渊源于共同的祖先。它们渊源于共同的祖先。Fig:人和猿的骨骼十分相近：结构上看几乎完全相同人和猿的骨骼十分相近：结构上看几乎完全相同第二，第二，“生存斗争和自然选择生存斗争和自然选择”达尔文认
19、为适者生存，不适者淘汰的过程就是自然选择。自然选择是通过生存斗争实现的。生存斗争包含种内、种间和生物与无机自然条件之间的斗争。自然选择学说是由四个事实、两个推论而得出的：事实一：生活资源是有限的；事实二：生物繁殖力过剩；推论一：生物后代的绝大部分必须灭亡（生存斗争）；事实三：生物后代之间存在可遗传的变异；事实四：不同的变异可以有不同的生存能力和繁殖能力；推论二：在生存斗争中，劣势的变异将逐渐被淘汰，优势的变异获得生存并留下后代（自然选择）。第三第三，适应是自然选择的产物，适应是自然选择的产物适应是两步适应，也称间接适应，第一步是变异的产生，适应是两步适应，也称间接适应，第一步是变异的产生，第二
20、步是通过生存斗争的选择，即第二步是通过生存斗争的选择，即“变异选择适应变异选择适应”。AN EXAMPLE OF DIVERGENT EVOLUTION（food）达尔文的进化论主要包括四个子学说：达尔文的进化论主要包括四个子学说： 一般进化论：物种是可变的，现有的物种是从别的物种变来的，一个物种可以变成新的物种。共同祖先学说：所有的生物都来自共同的祖先。自然选择学说：自然选择是进化的主要机制。渐变论：生物进化的步调是渐变式的，是一个在自然选择作用下累积微小的优势变异的逐渐改进的过程，而不是跃变式的。（三）进化论的发展（三）进化论的发展1.现代综合进化论(杜布赞斯基)(1)自然选择决定生物进化
21、的方向，遗传与变异这对矛盾是推动生物进化的动力。(2)进化的实质是群内基因频率和基因型频率的改变(3)认为突变、选择、隔离是物种形成和生物进化的机制。杜布赞斯基（杜布赞斯基（T.Dobzhansky, 19001975）1921年毕业于基辅大学。留系工作3年后，于1924年到彼得格勒大学任教，受到苏联著名遗传学家菲利普琴科（.），瓦维洛夫（.）和契特维里柯夫（C.C.）等人的影响。1927年赴美，在哥伦比亚大学摩尔根（T.H.Morgan）实验室工作。1928年随摩尔根到加州理工学院任教。历任加州理工学院、哥伦比亚大学、洛克菲勒大学、加利福尼亚大学等校教授。他把俄国研究自然群体的优良传统与摩尔
22、根小组的遗传分析方法结合起来，以唾腺染色体的倒位变化为标志，系统地研究了多种果蝇群体的多态现象和由地理隔离到生殖隔离的发展过程。2. 米丘林学说:其基本思想认为：生物体与其生活条件是统一的，生物体的遗传性是其祖先所同化的全部生活条件的总和。如果生活条件能满足其遗传性的要求时，遗传性保持不变；如果被迫同化非其遗传性所要求的生活条件时，则导致遗传性发生变异，由此获得的性状与其生活条件相适应，并在相应的生活条件中遗传下去。从而主张生活条件的改变所引起的变异具有定向性，获得性状能够遗传。这个学说中关于无性杂交、辅导法和媒介法、杂交亲本组的选择、春化法、气候驯化法、阶段发育理论等，对提高农业生产和获得植
23、物新品种具有实际意义。 2.分子中性进化论(1)中性突变的漂移固定是生物进化的动力(2)每一种生物大分子都有一定的进化速率(3)对生物生存制约性大的分子或分子部分进化速率慢(4)新基因的产生是通过旧有基因的重复实现的。1968年日本人木村资生，根据分子生物学的研究，主要是根据核酸、蛋白质中的核苷酸及氨基酸的置换速率，以及这些置换所造成的核酸及蛋白质分子的改变并不影响生物大分子的功能等事实，提出了分子进化中性学说（Neutral Theory of Molecular Evolution）,即中性进化论。3.间断平衡论间断平衡论： 平衡不平衡平衡4. 新灾变论： 20世纪80年代现度兴起。（四）
24、进化论在我国的传播（四）进化论在我国的传播严复（严复（1853192118531921）天演论天演论封面封面达尔文进化论传入我国是从严复翻译达尔文进化论传入我国是从严复翻译天演论天演论开始的。开始的。严复（1854.1.81921.10.27），原名宗光，字又陵，后改名复，字几道，汉族，福建侯官（今福州市）人，先后毕业于福建船政学堂和英国皇家海军学院，曾担任过京师大学堂译局总办、上海复旦公学校长、安庆高等师范学堂校长，清朝学部名辞馆总编辑。在李鸿章创办的北洋水师学堂任教任教期间，培养了中国近代第一批海军人才，并翻译了天演论、创办了国闻报，系统地介绍西方民主和科学，宣传维新变法思想，将西方的社会
25、学、政治学、政治经济学、哲学和自然科学介绍到中国，提出的“信、达、雅”的翻译标准，对后世的翻译工作产生了深远影响，是清末极具影响的资产阶级启蒙思想家，翻译家和教育家，是中国近代史上向西方国家寻找真理的“先进的中国人”之一。 托马斯亨利赫胥黎（Thomas Henry Huxley，18251895），英国著名博物学家、教育家。达尔文进化论最杰出的代表。 （四）进化论在我国的传播（四）进化论在我国的传播新中国成立之前，由于长期实行闭关锁国的政策，致使进新中国成立之前，由于长期实行闭关锁国的政策，致使进化论在我国的传播受到影响。当时为进化论的传播和发展化论在我国的传播受到影响。当时为进化论的传播和
26、发展作出贡献的有作出贡献的有： 严复严复 天演论天演论 马君武马君武 翻译翻译物种起源物种起源第三、四章节第三、四章节 鲁迅鲁迅 发表发表人之历史人之历史，介绍海克尔的人类种系发展学说，介绍海克尔的人类种系发展学说 陈桢陈桢 查明金鱼的野生祖先家化过程和进化动力等问题查明金鱼的野生祖先家化过程和进化动力等问题 裴文中裴文中 发现发现“北京人北京人”第一个头盖骨化石第一个头盖骨化石新中国成立以后，进化论在我国得到迅速发展：新中国成立以后，进化论在我国得到迅速发展： 第一次人工合成结晶牛胰岛素第一次人工合成结晶牛胰岛素 人工合成酵母丙氨酸人工合成酵母丙氨酸- tRNA 发掘出各个阶段古人类化石发掘
27、出各个阶段古人类化石 作物育种技术的不断创新作物育种技术的不断创新 转基因动植物的开发及运用转基因动植物的开发及运用 （五）进化生物学的诞生（五）进化生物学的诞生随着生命科学的飞速发展, 地化论吸收生物学各分支学科的成就, 将进化论与生态学、分类学、行为学等结合，研究有关生命现象。特别是近些年来随着遗传学和分子生物学各分支学科的迅猛发展，生物进化研究从定性到定量、从解释现象到揭示机制，由此进化生物学逐渐形成。三、进化生物学发展的新方向三、进化生物学发展的新方向1. 分子古生物学将成为热门课题 从考古材料中提取从考古材料中提取DNA2. 基因组学与比较基因组学的新成就3. 分子进化工程将成为热点
28、之一 在试管中对核酸为主的多分子体系施以选择压力，模拟生物进化在试管中对核酸为主的多分子体系施以选择压力，模拟生物进化 历程历程的定向进化技术。的定向进化技术。3. 从进化生物学入手揭示发育的机制是另一个热点 研究发育基因的程序化启动与关闭（如研究发育基因的程序化启动与关闭（如HOX、SOX)，将发，将发 育与进化密切结合，探究基因在不同进化阶段物种中，其功能育与进化密切结合，探究基因在不同进化阶段物种中，其功能 和调控机制的异同点。和调控机制的异同点。四、四、 学习和研究进化生物学的意义和方法学习和研究进化生物学的意义和方法（一）学习和研究进化生物学的意义 1. 对促进生物学的发展具有十分重要的意义 2. 学习进化生物学指导动植物育种 3. 学习进化生物学服务于人类健康 4. 可以帮助我们树立辨证唯物主义自然观（二）学习和研究进化生物学的基本方法 1.注意进化的因果分析 2.运用比较的方法进行学习和研究 3.在可能的条件下进行实验研究或与观察相结合LOGOTHE ENDTHANK YOU !