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1、论生物染色体结构与遗传进化植物学徐万伟内容概要生物进化学说回顾染色体结构与遗传进化生物进化什么是生物进化？生物进化是指某一物种或生物界发展和演变的过程。拉马克的学说拉马克（1744年1829年），法国博物学家，无脊椎动物创始人，1809年发表动物哲学，系统阐述了他的进化论，即拉马克学说。拉马克进化学说内容 环境对生物体的影响学说用进废退与获得性遗传学说生物按等级向上发展学说环境对生物体的影响学说拉马克认为，环境的改变能引起生物的变异，环境的多样性是物种多样性的主要原因。用进废退与获得性遗传学说用进废退：拉马克认为动物器官进化与退化取决于用于不用即用进废退理论。获得性遗传：拉马克认为用进废退这种
2、后天获得的性状是可以遗传的，因此生物可把后天锻练的成果遗传给下一代。如长颈鹿的祖先原本是短颈的，但是为了要吃到高树上的叶子经常伸长脖子和前腿，通过遗传而演化为现在的长颈鹿。生物按等级向上发展学说拉马克认为生物具有向上发展的方向，生物进化是由低级向高级逐渐推移的，这种推移是按不同的等级逐步上升。达尔文的进化论 查尔斯罗伯特达尔文，英国生物学家，进化论的奠基人。曾乘贝格尔号舰作了历时5年的环球航行，对动植物和地质结构等进行了大量的观察和采集。出版物种起源这一划时代的著作，提出了生物进化论学说，从而摧毁了各种唯心的 神造论和物种不变论。自然选择学说的内容1.生物普遍具有变异现象2.一切生物都有高速率
3、增加的倾向3.一切生物的实际生存数极其低微4.在生存斗争中，对生物有利的变异个体被保留，不利的个体被淘汰。5.长期的自然选择形成新物种6.自然选择促进生物有低级向高级发展。1.生物普遍具有变异现象。在生活条件发生改变的情况下，生物可以在结构，功能，习性上发生变异。达尔文认同了拉马克的获得性遗传学说。同时提出了泛生说：认为生物体各部分的细胞都带有特定的自身繁殖称为的粒子，称为微芽或泛子。这种粒子可由各系统集中于生殖细胞，传递给子代，使它们呈现亲代的特征。环境的改变可使微芽或泛子的性质发生变化，因而亲代的获得性状可传给子代。一切生物都有高速率增加的倾向，即具有巨大的繁殖力。达尔文说“各种生物都以这
4、样高速率自然的增加，如果没有死亡，则仅是一对配偶的子孙，即可在短期内充塞地球”一切生物的实际生存数极其低微。也就是说虽然生物的繁殖能力很强，但由于生存斗争的作用而使其数量不可能无限制的增加。这种生存斗争是由于繁殖过剩引起的。这种斗争包括生物与无极自然界的斗争，种内斗争级种间斗争。在生存斗争中，对生物有利的变异个体被保留，不利的个体被淘汰。达尔文说“这种有利的个体差异，变异的保持和有害变异的消除，称之为自然选择货适者生存”自然选择还可以将原来雨雾中无关紧要的某些性状积累起来，创造新的性状，所以具有创造性作用。长期的自然选择形成新物种。自然选择在不同的方面积累了不同的器官，不同性状的微小变异，使后
5、代离开祖先类型愈来愈远，通过性状分歧和中间类型的灭绝而逐渐形成新的物种。自然选择促进生物有低级向高级发展。自然选择经常在生物与环境的相互关系中改造生物体，使生物更加适应于环境，促进了生物向着从简单到复杂，总低级向高级的方向发展。新达尔文主义学派新达尔文主义者有：魏斯曼、德弗里斯、约翰森和摩尔根等人。魏斯曼极其“种质论”魏斯曼(18341914)，德国动物学家。肯定了达尔文的自然选择轮，但反对获得性、遗传。魏斯曼把生物体分为质上根本相异的两部分种质和体质。他认为种质是连续的、独立的，能产生后代的种质和体质，而体质石不能产生种质。认为生物体在一生中由于外界环境的影响或器官的用与不用所造成的变化只表
6、现于体质上，而与种质无关，所以后天获得性状不能遗传。魏斯曼认为种质只存在于核内染色质中。染色质是由存在于细胞核中的许多遗子集合而成的遗子团。遗子中又含有许多的粒状物质，称之为决定子，决定子还可再分为更小的单位生源子，后者是生命的最小单位。随着个体发育，各个决定子渐次分散到适当的细胞中，最后至于一个细胞含一个决定子。生源子能穿过核膜进入细胞质，使决定子成为活跃状态，从而确定该细胞的分化。而种质(性细胞)则储积着该生物特有的全部决定子，遗传给后代。孟德尔极其“遗传因子说”孟德尔1822年7月20日出生于奥地利西里西亚，是遗传学的奠基人，被誉为现代遗传学之父。孟德尔通过豌豆实验，发现了遗传的分离规律
7、及自由组合规律。孟德尔认为，控制生物性状的遗传物质是以单位因子存在的，他们可以隐藏但不会消失，因子作为遗传单位 在体细胞中是成双的，他 在遗传上具有高度独立性。德弗里斯极其“突变论”荷兰植物学家和遗传学家。他根据进行多年的月见草实验，于1901年提出生物进化起因于骤变的突变论。他认为进化不一定像达尔文所说的那样，要通过微小变异（连续变异）而形成，他认为这种巨大的突变，是一种不连续的变异，这种变异可以直接产生新种。他提出，突变是由于染色体内部组织或数量的改变，提出了染色体作为遗传的物质基础。同时提出突变是偶然的，不收生活条件的影响。摩尔根极其“基因论”摩尔根 是美国进化生物学家，遗传学家和胚胎学
8、家。发现了染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论，是现代实验生物学奠基人。于1933年由于发现染色体在遗传中的作用，赢得了诺贝尔生理学或医学奖。1902年，他在显微镜下证实了染色体的行为和遗传因子的相似，于是提出染色体是遗传物质载体的根据。此后，以果蝇为实验材料，发现了连锁遗传定律。并证实了基因在染色体上呈一定距离的线性排列。现代达尔文主义学派现代达尔文主义，也称综合达尔文主义。以杜布赞斯基遗传学和物种起源一书问世为标志。他在此书中提出的综合理论是现代达尔文主义的理论基础。综合理论的基本原理（一）种群是生物进化的基本单位；进化机制的研究属于群体遗传学的范围。(二)突变、选择、隔离是物种形成及生物
9、进化过程的基本环节。突变：杜布赞斯基认为基因突变不仅产生了等位基因，而且产生了大量的复等位基因，复等位基因的存在又进一步增加了生物变异的潜能，因而突变为生物进化提供了原材料。选择：杜布赞斯基认为突变一旦发生，就受到选择的作用，通过自然选择的作用有害的基因突变消除，有利的基因突变得以保存，结果变造成基因频率的定向改变，继而形成新的物种。他认为，突变和染色体变异只是进化过程中的第一阶段，二变异一旦发生，便被灌注到群体的基因库中，这是进化过程的第二阶段。隔离：隔离是物种形成的第三阶段通过隔离把前两个阶段的多样性固定下来。隔离分为地理隔离和生殖隔离，地理隔离在物种形成过程中促进性状分歧的作用，它是生殖
10、隔离的必要的先决条件。他指出物种是生殖隔离的种群。中性突变进化学说中性突变进化学说史一种新的分子进化学说，由日本遗传学家木村资生和美国科学家雅克托马斯分别提出。他们认为，DNA分子结构中的突变并不像达尔文进化论所理解的区分为有利或有害突变，而是“不好不坏”的“中性突变”。他们认为自然选择对表型水平上的进化虽有重要的作用，但分子水平的进化却大多并非由于自然选择。分子水平的进化史由于基因不断地产生中性突变，并通过随机票变而在群体中消失或被固定，经过亿万年的积累而造成的。中性突变学说的要点第一，突变大部分是“中性”的，级这种突变不会影响核酸，蛋白质的功能，对生物的生存即无害处，也无好处，中性突变分三
11、种情况:1.同义突变；分子遗传表明，遗传密码具有兼并性，因此某些DNA碱基对的改变不会影响蛋白质的功能。2.“非功能性”DNA 顺序中发生的突变；这是DNA非转录顺序中或重复顺序中发生的碱基改变。所谓非转录顺序，是DNA 分子中不转录为RNA 的一段顺序。所谓重复顺序，也就是碱基排列在、旺旺同时有几分到几十万副本，这种重复顺序中发生的突变不会对蛋白质的功能产生明显的效应。3.结构基因中的一些突变，虽然改变了由它编码的蛋白质分子的氨基酸的组成，但并不会改变蛋白质原来的主要功能。同遗物中的不同个体间，同一种蛋白质旺旺有不同的氨基酸组成，但他们的胜利功能却仍相同。如人体中的大量同工酶。第二，“中性突变”通过随机的遗传票变在群体里固定下来，在分子水平上自然选择不起作用。非达尔文主义学派认为，当一个生物体的DNA 分子出现中性突变，既不提高也不降低它在生活环境中的生存适合度，它是通过群体中的随机交配，使这些突变子啊群体里得到固定、发展或者消失。这一学说认为这种不受自然选择压力的中性突变，通过遗传票变子啊群体中得到固定和积累，可以实现种群的分化，出现新的物种。第三，进化的速率由中性突变的速率所决定，也就是由核酸和氨基酸的置换速率所决定。