《现代生物进化理论的由来》

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1、现 代 生 物 进 化理 论 关 于 生 命 起 源 的 几 个 假 说 神 创 论“ 上 帝 造 人 ” “ 女 娲 造 人 ” 自 生 论“ 腐 肉 生 蛆 ” 宇 宙 生 命 论 新 自 生 论 （ 或 化 学 进 化 说 ） 圣 经 中 “ 创 世 纪 ” 的 情 景 进 化 论 现 在 地 球 上 的 各 种 生 物 不 是 神 创 造 的 ， 而 是 由共 同 的 祖 先 经 过 漫 长 的 时 间 演 变 而 来 的 ， 因 此各 种 生 物 之 间 有 着 或 远 或 近 的 亲 缘 关 系 。 拉 马 克 的 用 进 废 退 学 说 历 史 上 第 一 个 提 出 比 较 完

2、 整 的 进 化 学 说 的 是 法 国 博 物 学 家 拉马 克 。 他 通 过 对 植 物 和 动 物 的 大 量 观 察 ， 提 出 地 球 上 的 所 有生 物 都 不 是 神 造 的 ， 而 是 由 更 古 老 的 生 物 进 化 来 的 ； 生 物 是由 低 等 到 高 等 逐 渐 进 化 的 ； 生 物 各 种 适 应 性 特 征 的 形 成 都 是由 于 用 进 废 退 和 获 得 性 遗 传 。 器 官 用 的 越 多 越 发 达 。1.物 种 是 可 变 的2.生 物 是 由 低 等 向 高 等 进化 的3.环 境 的 变 化 可 以 引 起 物种 的 变 化4.用 进 废

3、 退 和 获 得 性 遗 传 食 蚁 兽 的 舌 头 之 所 以 细 长 ， 是长 期 舔 食 蚂 蚁 的 结 果 。拉 马 克 的 用 进 废 退 学 说 达 尔 文查 理 达 尔 文 （ 1809 1882） 是 英 国 的 博 物学 家 ， 是 最 终 建 立 进 化 论 的 人 。达 尔 文 曾 随 英 国 海 军 勘 探 船 “ 贝 格 尔 ” 号 ，做 了 历 时 五 年 （ 1831 1836） 的 环 球 航 行 考察 ， 在 动 植 物 和 地 质 等 方 面 进 行 了 广 泛 的 观察 ， 并 采 集 了 大 量 的 生 物 标 本 和 矿 物 标 本 ，经 过 深 入

4、研 究 ， 形 成 了 生 物 进 化 的 观 点 。 到 了 19世 纪 末 ， 达 尔 文 的 学 说 终 于 赢 得 了 科 学 界 绝大 多 数 人 的 支 持 ， 成 为 流 行 最 广 、 影 响 最 大 的 科 学 思潮 之 一 。 以 上 两 图 是 当 时 宗 教 人 士 为 讽 刺 达 尔 文 所 作 事 实 1： 生 物都 有 过 度 繁 殖的 现 象事 实 2： 物 种 内的 个 体 总 能 保持 稳 定事 实 3： 资 源 是有 限 的 推 论 1： 个体 间 生 存斗 争 存 在事 实 4： 个 体间 存 在 差 异事 实 5： 许多 变 异 是 可以 遗 传 的

5、推 论 2：具 有 有利 变 异的 个 体生 存 并留 下 后代 的 机多 会 推 论 3：有 利 变异 逐代 积 累 ，生 物 不断 进 化出 新 类型 。自 然 选 择 学 说 的 解 释 模 型 自 然 选 择 学 说 的 主 要 内 容 过 度 繁 殖 生 存 斗 争 遗 传 和 变 异 适 者 生 存 达 尔 文 把 适 者 生 存 ， 不 适 者 被 淘 汰 的 过 程 叫 做 自 然 选 择 。生 物 的 繁 殖 能 力 总 是 大 大 地 超 过 环 境的 承 载 能 力生 物 个 体 之 间 的 相 互 斗 争 ， 以 及 生 物与 无 机 自 然 条 件 之 间 的 斗 争

6、 的 现 象 。生 物 的 变 异 有 的 是 有 利 于 生 存 的 ， 有的 是 不 利 于 生 存 的 。 变 异 可 以 遗 传 。经 生 存 斗 争 ， 凡 是 生 存 下 来 的 生 物 个体 都 是 对 环 境 能 适 应 的 ， 而 被 淘 汰 的生 物 都 是 对 环 境 不 适 应 的 。 对 长 颈 鹿 的 进 化 过 程 的 解 释 长 颈 鹿 的 祖 先 存 在 的 个 体 差 异 ， 有 的长 颈 鹿 有 的 颈 和 前 肢 长 一 些 ， 有 的 长 颈鹿 的 颈 和 前 肢 短 一 些 。 在 缺 乏 青 草 的 环 境 中 ， 颈 和 前 肢 长 一 些的 长

7、 颈 鹿 由 于 能 够 吃 到 高 处 的 树 叶 而 得 以生 存 ， 而 颈 和 前 肢 较 短 的 个 体 则 遭 淘 汰 。 颈 和 前 肢 较 长 的 变 异 ， 通 过 自 然 环 境的 定 向 选 择 而 得 到 逐 代 的 积 累 和 加 强 ，逐 渐 进 化 成 现 在 的 长 颈 鹿 。 有 关 自 然 选 择 学 说 的 几 个 结 论 遗 传 和 变 异 是 生 物 进 化 的 内 在 因 素 ， 生 物 的 变 异 为 生物 进 化 提 供 了 原 始 的 选 择 材 料 ， 生 物 的 遗 传 使 有 利 的 变异 在 后 代 里 得 到 积 累 和 加 强 。

8、生 存 斗 争 推 动 着 生 物 的 进 化 ， 它 是 生 物 进 化 的 动 力 。自 然 选 择 是 通 过 生 存 斗 争 来 实 现 的 。 生 物 的 变 异 是 不 定 向 的 ， 而 自 然 选 择 是 定 向 的 。 定 向的 自 然 选 择 决 定 着 生 物 进 化 的 方 向 。 适 者 生 存 是 自 然 选 择 的 结 果 。 过 度 繁 殖 为 自 然 选 择 提 供 了 更 多 的 材 料 ， 并 且 加 剧 了生 存 斗 争 。 同 时 过 度 繁 殖 本 身 也 是 自 然 选 择 的 结 果 。 人 工 选 择 对 自 然 选 择 学 说 的 评 价意

9、义 ： 能 够 科 学 的 解 释 生 物 进 化 的 原 因 ， 以 及 生 物 的多 样 性 和 适 应 性 ， 被 恩 格 斯 列 为 19世 纪 自 然 科 学 的三 大 发 现 之 一 。局 限 性 ： 对 于 遗 传 和 变 异 的 本 质 ， 不 能 做 出 科 学 的 解 释 。 对 生 物 进 化 的 解 释 局 限 于 个 体 水 平 。 强 调 渐 变 ， 不 能 很 好 地 解 释 物 种 大 爆 发 等 现 象 。 Content种群是生物进化的基本单位1.种 群 的 概 念（ 1） 概 念 ： 生 活 在 一 定 区 域 的 （ 即 同 一 地 点 的 ）同 种 生

10、 物 的 全 部 个 体 。 种 群 是 生 物 繁 殖 后 代 的 基 本单 位 。说 明 ： 把 种 群 作 为 生 物 进 化 的 基 本 单 位 的 原 因是 ： 种 群 是 生 物 繁 殖 的 基 本 单 位 。 Content（ 2） 理 解 ： 对 于 种 群 的 概 念 ， 首 先 要 抓 住 两 个 要 素 ，一 是 “ 同 种 ” ， 二 是 “ 全 部 ” 。 如 ： 树 、 鱼 、 鸟 、 蛇 等 都 不是 物 种 名 ， 松 树 、 竹 子 等 也 都 不 是 具 体 的 物 种 ， 而 各 是 一 类生 物 。 一 类 生 物 可 有 很 多 种 ， 如 松 树 有

11、 马 尾 松 、 红 松 、 白 皮松 等 种 。 金 环 蛇 、 黑 眉 锦 蛇 、 眼 镜 蛇 是 种 ， 而 蛇 不 是 种 。 种 群 具 有 时 空 限 制 ， 离 开 一 定 的 空 间 和 时 间 ， 种 群 是 不存 在 的 。 如 ： 徐 州 云 龙 湖 冬 季 有 野 鸭 种 群 ， 不 能 说 什 么 季 节都 有 野 鸭 种 群 。 种 群 不 是 个 体 的 简 单 相 加 、 机 械 地 结 合 在 一 起 。 因 为 一个 种 群 的 个 体 相 互 间 不 是 孤 立 存 在 的 ， 而 是 通 过 种 内 关 系 组成 了 一 个 有 机 的 整 体 。 个

12、体 之 间 彼 此 可 以 交 配 ， 并 通 过 繁 殖将 各 自 的 基 因 传 递 给 后 代 ， 因 此 ， 从 宏 观 方 面 看 ， 种 群 是 生物 繁 殖 的 基 本 单 位 ， 从 微 观 方 面 看 ， 生 物 进 化 的 实 质 是 种 群基 因 频 率 的 改 变 。 所 以 ， 它 又 是 进 化 的 基 本 单 位 。 2.种 群 的 基 因 库（ 1） 概 念 ： 一 个 种 群 中 全 部 个 体 所 含 有 的 全 部 基 因 ， 叫 做这 个 种 群 的 基 因 库 。说 明 ： 一 个 种 群 的 某 个 个 体 所 含 有 的 全 部 基 因 不 能 叫

13、 做 种 群的 基 因 库 。（ 2） 每 个 种 群 都 有 自 己 的 基 因 库 ， 种 群 中 的 个 体 有 生 有 灭 ，而 基 因 库 却 在 前 后 代 遗 传 过 程 中 保 存 和 发 展 。 100%基 因 频 率 = 某 种 基 因 的 数 目控 制 同 种 性 状 的 等 位 基 因 的 总 数3.种 群 的 基 因 频 率（ 1） 概 念 ： 在 一 个 种 群 基 因 库 中 ， 某 个 基 因 占 全 部 等 位 基因 数 的 比 率 。（ 2） 计 算 ： 先 分 别 求 出 某 种 基 因 的 个 数 和 全 部 的 控 制 同 种性 状 的 等 位 基 因

14、 的 总 数 （ 可 通 过 随 机 取 样 而 获 得 ） ， 然 后 按 下列 公 式 计 算 ， 其 比 值 即 为 某 基 因 在 该 种 群 中 的 基 因 频 率 。 (3)假 设 条 件 下 的 计 算 方 法假 设 种 群 非 常 大 ， 雌 雄 个 体 间 都 能 自 由 交 配 ， 没 有 大 量 的迁 入 和 迁 出 ， 没 有 该 对 等 位 基 因 决 定 的 性 状 的 优 胜 劣 汰 ， 我 们就 可 以 根 据 基 因 型 频 率 计 算 基 因 型 的 频 率 ， 反 之 亦 可 。具 体 算 法 是 ： 已 知 A基 因 的 频 率 是 A%， a基 因 的

15、 频 率 是 a%，则 该 种 群 中 基 因 型 为 AA的 个 体 占 A% A%， 基 因 型 为 aa的 个 体 占a% a%， 基 因 型 为 Aa的 个 体 占 A% a% 2。 已 知 某 种 群 中 基 因 型 为 AA的 个 体 占 X%， 则 A基 因 的 频 率 是X%， a基 因 的 频 率 是 1- X%； 或 已 知 基 因 型 是 aa的 个 体 占 Y%，则 a基 因 的 频 率 是 Y%， A基 因 的 频 率 是 1- Y%。 Content选 项 C中 ， 若 Aa自 交 后 代 中 aa失 去 交 配 能 力 ， 基 因 频 率 如 何 变 化 ？A基

16、因 频 率 上 升 ， a基 因 频 率 下 降 。1.已 知 某 种 群 中 ， AA的 基 因 型 频 率 为 30 ， aa的 基 因 型 频 率 为 26 ， 则 该 群 体 的 个 体 自 交 ， 中 基 因 型 为 的 个 体 所 占 的 频 率 为 ( ) A. B. C. D. B 突变和基因重组产生进化的原材料1.可 遗 传 变 异 是 生 物 进 化 的 原 材 料（ 1） 来 源 ： 基 因 突 变 、 基 因 重 组 和 染 色 体 变 异 。（ 2） 基 因 突 变 和 染 色 体 变 异 统 称 为 突 变 。（ 3） 突 变 能 为 生 物 进 化 提 供 原 材

17、 料 。 突 变 的 普 遍 性 ： 无 论 是 低 等 生 物 ， 还 是 高 等 生 物 以 及 人 ， 都 可能 发 生 基 因 突 变 。 突 变 的 低 频 性 ： 在 自 然 状 态 下 ， 基 因 突 变 的 频 率 是 很 低 的 。 但是 ， 由 于 种 群 由 许 多 个 体 组 成 ， 每 个 个 体 的 每 一 个 细 胞 内 都 有 成 千上 万 个 基 因 ， 这 样 ， 每 一 代 都 会 产 生 大 量 的 突 变 。 突 变 的 多 害 性 ： 虽 然 大 多 数 基 因 突 变 对 生 物 是 有 害 的 ， 但 是 ， 突 变 对 生 物 体 有 害 或

18、者 有 利 并 不 是 绝 对 的 ， 它 取 决 于 生 物 的 生 存 环境 。 2.可 遗 传 变 异 不 能 决 定 进 化 的 方 向（ 1） 突 变 和 基 因 重 组 使 种 群 的 基 因 频 率 发 生 不 定 向 的 改变 。由 于 基 因 突 变 是 不 定 向 的 ， 突 变 的 结 果 可 产 生 相 应 的 等 位基 因 。 如 前 所 述 ， 假 如 人 的 23对 同 源 染 色 体 上 都 有 一 对 等 位基 因 ， 通 过 减 数 分 裂 和 受 精 作 用 ， 在 后 代 中 则 可 产 生 6 107个 以 上 基 因 重 组 类 型 ， 使 种 群

19、中 出 现 大 量 的 可 遗 传 变 异 ， 从而 使 突 变 基 因 频 率 扩 增 。 由 于 这 些 变 异 的 产 生 是 不 定 向 的 ，故 无 法 定 向 改 变 基 因 频 率 。（ 2） 由 于 突 变 和 基 因 重 组 都 是 随 机 的 、 不 定 向 的 ， 因 此它 们 只 是 提 供 了 生 物 进 化 的 原 材 料 ， 不 能 决 定 生 物 进 化 的 方向 。 Content【 例 2】 年 ， 为 除 去 对 农 作 物 构 成 重 大 危 害 的 兔 ， 澳 洲 使 用 了 能 引 起 兔 产 生 致 命 疾 病 的 病 毒 。 如 图 所 示 为

20、对 此 后 六 年 间 兔 的 死 亡 率 和 病 毒 毒 性 变 化 进 行 调 查 的 结 果 。 生 物 学 家 从 下 面 的 结 果 中 得 知 一 种 事 实 ， 即 兔 因 发 生 遗 传 性 的 变 异 而 对 病 毒 产 生 抗 性 ， 病 毒 也 因 可 遗 传 的 变 异 而 毒 性 减 小 ， 并 以 此 为 根 据 而 得 出 结 论 ： 在 较 短 的 期 间 内 ， 兔 和 病 毒 已 协 同 进 化 了 。 它 们 协 同 进 化 的 原 因 是 （ ） 隔 离 自 然 选 择 突 变 定 向 进 化 A. B. C. D. Content1.在 例 2中 兔

21、对 病 毒 产 生 抗 性 的 变 异 是 在 接 触 病 毒 之 前还 是 接 触 病 毒 之 后 ？接 触 病 毒 之 前 。2.从 例 2的 图 中 可 以 看 出 刚 使 用 病 毒 时 兔 的 死 亡 率 很 高 ，而 随 着 病 毒 使 用 时 间 的 延 长 ， 兔 的 死 亡 率 开 始 下 降 ， 这 是什 么 原 因 造 成 的 ？随 着 时 间 延 长 ， 兔 体 内 抗 病 毒 的 基 因 频 率 上 升 。 Content2.有 关 基 因 频 率 和 生 物 的 关 系 ， 以 下 说 法 正 确 的 是 （ ） A.生 物 只 要 发 生 进 化 ， 基 因 频

22、率 就 会 改 变 B.只 有 在 新 物 种 形 成 时 ， 才 发 生 基 因 频 率 的 改 变 C.基 因 频 率 的 改 变 不 一 定 引 起 生 物 的 进 化 D.生 物 在 进 化 过 程 中 不 一 定 引 起 基 因 频 率 的 改 变 A Content自然选择决定生物进化的方向1.生 物 进 化 的 实 质生 物 进 化 的 过 程 实 质 上 就 是 种 群 基 因 频 率 发生 变 化 的 过 程 。说 明 ： 基 因 频 率 的 大 小 能 反 映 生 物 进 化 的 方向 ， 即 在 进 化 过 程 中 某 基 因 的 频 率 如 果 逐 渐 增大 ， 说 明

23、 该 基 因 控 制 的 性 状 对 环 境 的 适 应 能 力较 强 。 2.自 然 选 择 决 定 生 物 进 化 的 方 向在 自 然 选 择 的 作 用 下 ， 种 群 的 基 因 频 率 会 发 生定 向 改 变 ， 导 致 生 物 朝 着 一 定 的 方 向 不 断 进 化 。 1.计 算 基因 频 率 有哪 些 方 法 ？ Content1.计 算 基 因 频 率有 哪 些 方 法 ？ Content2.利 用 所 学 知 识 ，尝 试 构 建 本 学 案 三维 知 识 体 系 。 哈 迪 -温 伯 格 定 律1908年 ， 英 国 数 学 家 哈 迪 和 德 国 医 生 温 伯

24、 格分 别 提 出 关 于 基 因 稳 定 性 的 见 解 。 他 们 指 出 ， 一个 有 性 生 殖 的 自 然 种 群 中 ， 在 符 合 以 下 五 个 条 件的 情 况 下 ， 各 等 位 基 因 的 频 率 和 等 位 基 因 的 基 因型 频 率 在 一 代 一 代 的 遗 传 中 是 稳 定 不 变 的 。 或 者说 是 保 持 着 基 因 平 衡 的 。这 五 个 条 件 是 ： 1、 种 群 很 大 2、 随 机 交 配 3、 没 有 突 变 和 重 组 4、 没 有 个 体 迁 入 迁 出 5、 没 有 选 择 哈 迪 -温 伯 格 定 律 处 于 平 衡 状 态 的 种

25、 群 ， 一 对 等 位 基 因 Aa， A的 频 率 为 p， a的 频 率 为 q， 则 ： AA的 机 率 为 p2； Aa的 机 率 为 2pq； aa的 机 率 为 q2哈 迪 -温 伯 格 定 律 可 用 数 学 方 程 式 表 示 为 ：(p+q)2=p2+2pq+q2 影 响 基 因 频 率 的 因 素 在 自 然 条件 下 ， 哈 迪 -温 伯 格 定 律 所需 的 五 个 条 件是 难 以 满 足 的 ，因 而 基 因 频 率总 是 要 发 生 改变 ， 也 就 是 说进 化 在 任 何 种群 中 都 是 必 然要 发 生 的 。 表 面 看 ， 自 然 选 择 是 对 一 个 个 生 物 个 体 的选 择 ， 实 质 上 是 对 个 体 所 包 含 的 变 异 进 行 选 择 。从 现 代 分 子 遗 传 水 平 看 ， 自 然 选 择 实 质 上 是 对变 异 所 对 应 的 基 因 的 选 择 ， 从 而 改 变 着 群 体 中不 同 基 因 的 基 因 频 率 。 所 以 ， 生物 进 化 的 过程 的 实 质 是种 群 基 因 频率 发 生 变 化的 过 程 。