生物进化理论的发展

• 遗传和变异：性状 遗传和变异： • 自然选择的作用： 自然选择的作用： 生物个体为单位 基因
种群为单位
•生物进化的热点问题：生物进化的机制和 生物进化的热点问题： 生物进化的热点问题 生物进化的方式（渐变还是突变）。 生物进化的方式（渐变还是突变）。
二、现代生物进化理论－－－ 现代生物进化理论－－－ 现代达尔文主义
第五章 生物的进化
课程标准
1. 说明现代生物进化理论的主要内容 2. 概述生物进化和生物多样性的形成 3. 探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。 探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。
进化论的创立和完善 一、拉马克的进化学说： 拉马克的进化学说：
（一）内容 • 1.物种可变 物种可变 • 2.生物渐变 生物渐变 • 3.用进废退 获得性遗传：长颈鹿、鼹鼠 用进废退, 用进废退 获得性遗传：长颈鹿、 （二）进步意义 (三)局限性 三 局限性
二、达尔文自然选择学说
达尔文（ 达尔文（1831-1882） ） 英国博物学家 1859年，《物种起源》 物种起源》 年 说明物种是可变 可变的 对生物的适应性 说明物种是可变的，对生物的适应性 作出了正确的解释。 作出了正确的解释。
• • • •
达尔文自然选择学说
（一）内容
– – – – 过度繁殖 生存斗争 遗传和变异 适者生存
现代生物进化理论
• 已从性状水平发展到 分子水平 • 种群的进化 • 自然选择归结于不同 基因差异的延续， 基因差异的延续，没 有生存斗争， 有生存斗争，自然选 择也能进行
现代生物进化理论
• 进化的基本单位
– 种群
• 物种形成的基本环节 • 突变和基因重组
– 生物进化的原材料
• 进化的实质
– 种群基因频率的 改变
（二）重要意义和不足
进步： 进步： （1）生物进化的原因和结果。 ）生物进化的原因和结果。 （2）生物的多样性和适应性。 ）生物的多样性和适应性。
局限：渐变，获得性遗传， 局限：渐变，获得性遗传，没有解释遗传 和变异的本质(不能解释物种大爆发等现象) 和变异的本质 不能解释物种大爆发等现象
达尔文以后进化理论的发展
但不能决定进化的方向
（三）自然选择决定生物进化的方向
• 原因是： 原因是： 淘汰不利变异基因、 淘汰不利变异基因、积累有利变异基因 • 结果是： 结果是： 使种群基因频率定向改变，生物定向进化 使种群基因频率定向改变， 长 满 地 衣 的 树
干 上 的 桦 尺 蠖
的 桦 尺 蠖
黑 褐 色 树 干 上
• ①不定向的 • ②突变的有害和有利并不是绝对的，它 突变的有害和有利并不是绝对的， 取决于生物的生存环境 • ③突变率很低但突变数很大 突变率很低但突变数很大; 突变数很大
2．种群基因重组的结果： ．种群基因重组的结果：
• ①产生更多变异 • ②不定向的 • 结论：突变和重组提供进化的原材料。 结论：突变和重组提供进化的原材料。
（S）:5% ） （s）:95% ）
（S） :95% ） （s） :5% ）
黑色 浅色
自然 选择
森林时期 S5%、s 95%
工业化后 S 95%、s 5%
变异是 不定向的
自然 选择
不利的变异被淘汰 有利的变异逐渐积累
生物朝一定方向 缓慢进化
种群的基因频率 发生定向改变
• 内因 基因突变－－ －－产生新的等位基因 基因突变－－产生新的等位基因 基因重组－－ －－形成新的基因型 基因重组－－形成新的基因型 染色体变异－－ －－也是可遗传的变异 染色体变异－－也是可遗传的变异 以上只是原材料， 以上只是原材料，不能决定生物进化的方向 • 外因 自然选择－－ －－决定生物进化的方向 自然选择－－决定生物进化的方向
（四）隔离导致物种的形成
• 1．物种 ． 在自然状态下能够相互交配并产生 出可育后代的一群生物。
• 区别物种与种群 区别物种与种群 物种范围大，判断标准：形态相同+交配 （物种范围大，判断标准：形态相同 交配 可育） 可育）
２．隔 离
• （１）概念：不同种群间的个体，在自 概念：不同种群间的个体， 然条件下基因不能自由交流的现象。 基因不能自由交流的现象 然条件下基因不能自由交流的现象。 • • • （２）类型： 类型： ①地理隔离 分布在不同自然区域的种群，由于高山、 分布在不同自然区域的种群，由于高山、 河流、沙漠等地理上的阻隔， 河流、沙漠等地理上的阻隔，彼此间无 法相遇而不能交配。 法相遇而不能交配。
（骡子） 骡子）
丹顶鹤
蓑羽鹤
３．物种的形成
• 常见方式
– 经过长期的地理隔离而达到生殖隔离 加拉帕戈斯群岛上的几种地雀
变异1 变异2 原 物种
自然选择1
变 异 1
新 种 1
地理 隔离
基因频率的定向改变 变 异 4
生殖 隔离
新 种 4
变异3 变异4
自然选择4
• ４．物种区分的主要依据是： 物种区分的主要依据是： 有无生殖隔离 • ５．物种形成的原因： 物种形成的原因： 突变和基因重组、自然选择、 突变和基因重组、自然选择、隔离 综合作用的结果
（一）种群是生物进化的基本单位 种群是生物进化的基本单位 1．种群－－－生活在一定区域的同种 －－－生活在一定区域的同种 ．种群－－－ 生物的全部个体。 P118-1 生物的全部个体。 特点：彼此可以交配实现基因交流。 特点：彼此可以交配实现基因交流。 －－－种群的全部个体所含 2．基因库－－－种群的全部个体所含 ．基因库－－－ 有的全部基因。 有的全部基因。
1.过度繁殖 过度繁殖
• 象（寿命100岁，30岁生育） → 每对产 岁生育） 寿命 岁 岁生育 6头小象 740~750年，1900万头 头小象→ 头小象 年 万头
• 强大的繁殖力
• • • • 1年生植物 粒→ 20年→ 100万颗 年生植物→2粒 年生植物 年 万颗 雌鲫鱼， 可孵化→ 年 雌鲫鱼，3000可孵化 3年，6.75×109条 可孵化 × 翻车鱼， 亿粒卵 翻车鱼，3亿粒卵 1对麻雀，10年后，2750亿只 对麻雀， 年后 年后， 对麻雀 亿只
• 自然选择
– 基因频率定向改变， 基因频率定向改变， 决定进化的方向。 决定进化的方向。
• 隔离
– 物形成的必要条件
2.生存斗争 生存斗争
• 种内
– – – – 食物 空间 阳光 配偶
•与无机环境的斗争 与无机环境的斗争
–干旱、寒冷、大风 干旱、寒冷、 干旱
• 种间
– 捕食 – 寄生
达尔文自然选择学说
3.遗传和变异 遗传和变异
变异 有利变异 生存 不利变异 斗争 适应环境者生存 不适应环境者遭淘汰
• 生物的变异一般是不定向的，而自然选择是 生物的变异一般是不定向的 变异一般是不定向 自然选择是 定向的 定向的
②生殖隔离
• 种群间的个体不能自由交配，或者交配后不能 种群间的个体不能自由交配， 产生可育后代。 产生可育后代。 • 交配前生殖隔离
– 生态（头虱和体虱、） 、栖息地、季节性、行为、 生态（头虱和体虱、） 栖息地、季节性、行为、 形态或机械
• 交配后生殖隔离
– 配子、发育、杂种不活（山羊与绵羊）、杂种不育 配子、发育、杂种不活（山羊与绵羊）、杂种不育 ）、
现代生物进化理论与达尔文进化 理论的比较
相同点 • 科学解释生物进化的原因，以及生物的 科学解释生物进化的原因， 多样性和适应性。 多样性和适应性。现代生物进化理论的 核心是达尔文自然选择学说。 核心是达尔文自然选择学说。
不同点
达尔文进化论
• 没有阐明遗传和变异 的本质 • 着重研究个体的进化 • 自然选择来自过度繁 殖和生存斗争
生存斗争 过度繁殖 + 有限的生活空间 + 遗传变异
新种
自然选择 (适者生存) +环境变迁
自然选择(核心） 自然选择 核心） 核心
在生存斗争中，适者生存，不适者被淘汰的过程。 在生存斗争中，适者生存，不适者被淘汰的过程。
•作用 作用
–通过生存斗争保存对生存有利的变异，淘汰 通过生存斗争保存对生存有利的变异， 通过生存斗争保存对生存有利的变异 有害的变异 –通过遗传积累有利变异 通过遗传积累有利变异 –通过环境的定向变化，控制生物进化的方向 通过环境的定向变化， 通过环境的定向变化
3．基因频率：某种基因占全部等位基 ．基因频率： 因数的比例。 因数的比例。 • 基因型频率＝该基因型个体/该种群个 基因型频率＝该基因型个体 该种群个 体 • 生物进化的过程实质是种群基因频率 生物进化的过程实质是种群基因频率 实质 发生变化的过程
（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料 1．种群中突变的特点： ．种群中突变的特点： 突变： 突变：包括基因突变和染色体变异
４．现代达尔文主义的基本观点
1. 2. 3. • • • 进化的基本单位——种群 种群 进化的基本单位 进化的实质——种群基因频率的改变 进化的实质 种群基因频率的改变 物种形成的基本环节： 物种形成的基本环节： 突变和基因重组——提供进化的原材料 突变和基因重组 提供进化的原材料 自然选择——基因频率定向改变，决定进 基因频率定向改变， 自然选择 基因频率定向改变 化的方向。 化的方向。 隔离——物种形成的必要条件 隔离 物种形成的必要条件