《生物进化》课件

生物进化从简单到复杂的生命之旅单细现历从地球上第一批胞生物的出，到人类文明的兴起，生命经了漫长而杂进历这课将带进复的化程个件您深入了解生物化的奥秘，探索生命是如简单杂何从到复，从微不足道到繁盛的多样性什么是生物进化生物进化的定义进化的核心进过频进状遗传生物化是指生物群体在世代更替程中，其基因率发生改变生物化的核心在于基因的改变基因是控制生物性的物导状过简单来说时质频进驱，致生物性发生改变的程，就是生物随着间，而基因率的变化是生物化的根本动力的推移而发生变化进化论的历史发展古希腊时期1古希腊哲学家如亚里士多德，首次提出了生命起源和演化的思想，但缺乏科学依据文艺复兴时期2进们开观没进随着科学的步，人始察和研究自然界，但仍然有形成完整的论化理18世纪末3进废获遗传进论法国博物学家拉马克提出了用退和得性的化理，但存在缺陷19世纪中叶4现进论础英国博物学家达尔文发表了《物种起源》，奠定了代化的基达尔文的贡献1过环2选择论认为达尔文通多年的球航行，自然理，生物在生积观资累了大量生物物种的察存斗争中，具有有利变异的个选择论来料，并提出了自然理体更容易生存下，并繁衍后将传代，有利变异递下去，从导断进而致生物不化3进论为为达尔文的化生物学的发展指明了方向，也人类理解自身和自然界提供了新的视角自然选择的核心概念过度繁殖遗传变异资导遗传导状对环应生物物种具有很强的繁殖能力，但源有限，致个体之间存在生物个体之间存在差异，致其性不同，境的适能竞争力也不同生存斗争适者生存为进夺来生物了生存和繁衍，会行各种斗争，如争食物、配偶和栖在生存斗争中，具有有利变异的个体更容易生存下，并繁衍后将传息地代，有利变异递下去物竞天择，适者生存竞争适应生存为获环应环生物个体之间了取生物会根据境的变化只有能够适境变化资进竞断进应环来源，会行激烈的，不化出适境的生物才能生存下，夺状进将传给争，如争食物、配偶的性，如捕食者会并有利变异递下猎和栖息地化出更强的捕技能，一代进被捕食者会化出更强的防御能力遗传变异的来源基因重组过换在生物繁殖程中，染色体片段的交或组产组导状重，会生新的基因合，致性变异基因突变染色体变异来结数导DNA序列发生改变，是生物变异的主要染色体的构或量发生改变，会致性状显源发生著变化213突变的类型DNA碱基替换单换为DNA序列中个碱基发生改变，如A替T碱基插入或缺失导码DNA序列中插入或缺失一个或多个碱基，会致移突变染色体片段的倒位或重复染色体片段发生倒位或重复，会影响基因的表达基因重组的机制减数分裂数过换导组在减分裂程中，同源染色体之间会发生交叉互，致基因重随机配子结合过来结产组在受精程中，自父方和母方的配子会随机合，生新的基因合基因重组的意义组遗传为选择基因重增加了生物种群的多样性，自然提供了更多选择的材料种群遗传学基础基因库1带种群中所有个体所携的全部基因基因频率2种群中某一基因在所有基因中的比例种群遗传学3频规研究种群中基因率变化律的学科哈代温伯格平衡-平衡状态1没进频稳称为在有化因素的影响下，种群的基因率会保持定，哈代-温伯格平衡平衡条件2没没没遗传没选择有突变、有基因流动、有漂变、随机交配、有自然平衡公式3别频p^2+2pq+q^2=1，其中p和q分代表两种等位基因的率基因频率的变化Generation AlleleA AlleleB频进础选择遗传频导状基因率的变化是生物化的基在自然、漂变、基因流动等因素的影响下，种群的基因率会发生变化，致生物性发生改变进化的基本要素遗传漂变基因流动自然选择导频导频由于随机因素致基因率发生变化，尤个体在种群之间迁移，致基因率发生具有有利变异的个体更容易生存和繁衍，进导频其在小种群中更容易发生改变，促种群间的基因交流致种群的基因率发生定向改变地理隔离与物种形成地理隔离物种形成导进环选择压导由于地理因素，如山脉、河流、海洋等，致种群之间无法行隔离的种群在不同的境中，会受到不同的力，致基因频终基因交流，从而形成隔离率发生不同的变化，最形成不同的物种适应辐射现象初始物种1环许应在一个新的境中，初始物种会迅速分化出多适不同生态位的物种多样化2应辐导适射会致生物多样性的迅速增加，如达尔文雀的例子原因3环资竞压进应辐新的境、新的源、新的争力等因素都会促适射的发生趋同进化与趋异进化趋同进化环进状线不同祖先的生物，在相似的境中，会化出相似的性，如鱼类和海豚的流型体型趋异进化环进状状同一祖先的生物，在不同的境中，会化出不同的性，如达尔文雀的喙部形化石记录与进化证据化石记录进化证据历积记录为进地球上经亿万年沉形成的岩化石生物化提供了直接遗遗证历石中，保存着古生物骸或迹的据，可以追踪生物演化的称为，化石程化石的局限性没记录导记录化石形成需要特殊条件，很多生物有留下化石，致化石不完整解剖学证据同源器官退化器官同功器官进过不同生物的器官，具有生物在化程中，某不同祖先的生物，由于结渐应环进相同的构，但功能不些器官失去功能，逐适相似的境，化鲸阑同，如人和鱼的前肢退化，如人类的尾出功能相似的器官，如鸟类的翅膀和昆虫的翅膀胚胎发育证据胚胎发育1现态不同生物在胚胎发育早期，会呈出相似的形，如人类胚鳃这胎在早期会具有裂，是鱼类祖先的特征进化关系2进关胚胎发育的相似性表明了不同生物之间的化系发育基因3进控制胚胎发育的基因在不同生物中具有高度保守性，一步证亲缘关明了生物之间的系分子生物学证据序列比较DNA过较现亲缘关通比不同生物的DNA序列，可以发物种之间的系，如人类和黑猩猩的DNA序列相似度高达98%以上蛋白质比较较质结现进关红结比不同生物的蛋白构，可以发物种之间的化系，如人类和黑猩猩的血蛋白构非常相似分子钟质结时利用DNA序列或蛋白构的差异，可以推算物种之间的分化间地质年代表地质年代表将历质顺地球史划分成不同的地年代，并按年代序排列，可以观进历直地反映生物化的程地质年代划分质层时地年代划分主要依据地、岩石的形成间和古生物化石地质年代标志质独为质标每个地年代都有其特的生物群，可以作地年代的志寒武纪生命大爆发寒武纪生命大爆发约纪时称为在距今

5.4亿年前的寒武期，地球上的生物种类迅速增加，被纪寒武生命大爆发生物多样性的出现纪标进阶寒武生命大爆发志着地球生命的多样性入了快速发展段原因环纪境变化、大气含氧量增加、基因突变等因素可能是寒武生命驱大爆发的动力量从水生到陆生的演变水生生物1环进历地球上最早的生命起源于海洋，生物在水生境中化了漫长的史两栖动物2约进应陆为大在4亿年前，一些鱼类化出了适地生活的特征，成最早的两栖动物陆地生物3现标陆转为陆两栖动物的出志着生命从水生到生的重大变，地础生物的演化奠定了基植物的进化历程藻类1们环进时地球上最早的植物是藻类，它在水生境中化了很长间苔藓植物2约藓现们陆环大在4亿年前，苔植物出了，它是第一个能够在地境中生存的植物蕨类植物3约现们藓应陆环大在

3.5亿年前，蕨类植物出了，它比苔植物更加适地境裸子植物4约现们产应陆环大在3亿年前，裸子植物出了，它能够生种子，更加适地境被子植物5约现们现陆大在

1.3亿年前，被子植物出了，它是在地植物的主要类群，具应有高度发达的繁殖系统和适性苔藓植物的特征体型矮小无维管束世代交替藓没藓没维简单藓苔植物一般体型矮小，有真正的根苔植物有管束，只能依靠的苔植物的生活史中，配子体和孢子体茎湿环细结养独势、、叶，只能在潮的境中生存胞构输送水分和分都能立生存，但配子体占优蕨类植物的出现维管束叶片孢子繁殖维蕨类植物具有管束，蕨类植物具有真正的叶蕨类植物以孢子繁殖，进围能够有效地输送水分和片，能够行光合作用孢子会散布到周，发养们分，使它能够生长，制造食物育成新的植物得更高大裸子植物的演化适应环境2应环裸子植物能够适更干旱的境，如松树树种子繁殖、杉等产1裸子植物能够生种子，种子可以保护传远胚胎，并帮助植物播到更的地方重要作用组对3裸子植物是森林的主要成部分，地态球生系统具有重要意义被子植物的崛起花朵传被子植物具有花朵，能够吸引昆虫粉，提高繁殖效率果实传被子植物具有果实，能够保护种子，并帮助种子播多样性现陆对被子植物种类繁多，是在地植物的主要类群，人类生活具有重要意义动物的进化历程无脊椎动物脊椎动物现约现地球上最早出的动物是无脊椎大在5亿年前，脊椎动物出们环进们动物，它在水生境中化了了，它具有脊柱，能够更好地时进杂很长间支撑身体，并行更复的运动多样性应环对态动物界种类繁多，适了各种各样的境，地球生系统具有重要意义无脊椎动物的多样性腔肠动物节肢动物软体动物辐对称蜗如水母、珊瑚、海葵等，身体呈射如昆虫、蜘蛛、虾、蟹等，具有外骨骼，如牛、贝壳、章鱼等，具有外套膜，多细节节数，有刺胞身体分，足和触角分有贝壳节肢动物的适应性外骨骼1节肢动物具有外骨骼，可以保护身体，防止水分蒸发分节附肢2节节进肢动物具有分的附肢，能够行各种活动，如爬行、跳跃、游泳、飞行适应环境3节应环陆态肢动物适了各种各样的境，是地和水生生系统的组重要成部分软体动物的进化贝壳数软敌击多体动物具有贝壳，可以保护身体，防止天的攻外套膜软体动物具有外套膜，可以分泌贝壳，并起到呼吸和排泄的作用多样性软蜗应环体动物种类繁多，如牛、贝壳、章鱼等，适了各种各样的境脊椎动物的起源无颌类颌圆纲鳃鳗鳗脊椎动物的祖先是无类动物，如口的七和盲有颌类约颌现们颌大在4亿年前，有类动物出了，它具有骨，能够捕猎食更大型的物脊椎动物的演化颌有类动物是脊椎动物的主要类群，包括鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物鱼类的演化无颌类有颌类圆纲鳃鳗鳗没软纲鲨鳐如口的七和盲，有如骨鱼的鱼、鱼和硬骨颌没对鳍纲颌骨，有成的，靠吸食其鱼的各种鱼类，具有骨和成为对鳍他生物的血液生的，能够更有效地捕食和游泳适应性应环态组鱼类适了水生境，种类繁多，是水生生系统的重要成部分两栖动物的特征湿润的皮肤卵生变态发育肤湿润进换湿环数时两栖动物的皮，能够行气体交两栖动物卵生，卵需要在水中或潮的大多两栖动物在幼年期生活在水中，湿润环态，但需要保持的境境中孵化呼吸水中的溶解氧，长大后会发生变，陆到地上生活爬行动物的时代鳞片肤鳞2爬行动物的皮覆盖着片，能够防止水分应环羊膜卵蒸发，适更干旱的境进陆1爬行动物化出了羊膜卵，卵能够在摆对地上孵化，使爬行动物能够完全脱环赖恐龙的时代水生境的依3时爬行动物在中生代期统治着地球，其中包括体型巨大的恐龙恐龙的兴衰三叠纪1纪时现罗纪时恐龙在三叠期出，并在侏期繁盛白垩纪2垩纪时灭绝击关恐龙在白期，可能与小行星撞地球有恐龙的灭绝3灭绝为恐龙的哺乳动物的兴起提供了机会鸟类的起源恐龙的后代们进鸟类起源于恐龙，是恐龙的后代，它化出了羽毛和翅膀，能够飞行适应飞行轻环独鸟类具有巧的骨骼、发达的呼吸系统和循系统，以及特结这为应进来的羽毛构，些都是了适飞行而化出的鸟类的多样性应环态鸟类种类繁多，适了各种各样的境，是地球生系统的重组要成部分哺乳动物的演化哺乳动物的起源哺乳动物的特征哺乳动物起源于爬行动物，是爬哺乳动物具有毛发、恒温、胎生进来应行动物的一支化出的分支、哺乳等特征，能够适更寒冷环顾的境，并提供幼仔更好的照哺乳动物的多样性应环态组哺乳动物种类繁多，适了各种各样的境，是地球生系统的重要成部分灵长类的发展大脑发达五指型手社会性行为脑灵长类动物的大发达灵长类动物的五指型手灵长类动物具有社会性进杂为杂，能够行复的思考能够抓握物体，灵活性行，能够形成复的习结和学高社会构人类进化的历程南方古猿能人12约现南方古猿是人类的祖先，大在400万年前能人出于250万年前，能够制造工具，并现出，能够直立行走使用火智人直立人现脑现杂智人出于20万年前，拥有高度发达的大43直立人出于180万年前，能够制造更复进维语，能够行抽象思和言交流的工具，并走出非洲早期人属化石能人1称为约能人，也“巧人”，是早期人属的一个物种，大在250现万年前出，能够制造工具，使用火匠人2称为现匠人，也“直立人”，出于180万年前，能够制造更复杂的工具，并走出非洲尼安德特人3现亲们尼安德特人出于40万年前，是智人的近，他拥有更强颅约灭绝大的肌肉和更厚的骨，但在4万年前智人的出现智人称为现现智人，也“代人”，出于20万年前，拥有高度发达的脑进维语大，能够行抽象思和言交流走出非洲智人从非洲出发，迁徙到世界各地，取代了其他的人属物种，为现成在地球上唯一的人类现代文明创现对态产远智人造了代文明，并地球生系统生了深的影响现代人类的起源单一起源说多地区起源说现现区代人类起源于非洲，并从那里代人类起源于多个地，不同区进迁徙到世界各地，取代了其他的地的人类共同化，并保持着人属物种一定的基因交流现代人类的起源单说证目前，一起源得到了更多科学据的支持分子钟与进化速率分子钟进化速率基因组测序质结组测术获分子钟是指DNA序列或蛋白构的变化不同生物的分子钟速率不同，可以反映生基因序技可以快速取生物的DNA来时进为速率，可以用推算物种之间的分化间物化的速度和方向序列，分子钟研究提供了强大的工具协同进化现象协同进化进关两个或多个物种相互影响，共同化，形成相互依存的系例子为传进鲜艳颜为获进应态为如花朵和昆虫，花朵了吸引昆虫粉，会化出的色和香气，昆虫了取食物，会化出相的形和行意义协进来现同化是生物多样性的重要源，也是生物界相互联系的重要体拟态与警戒色拟态态为敌一种生物模拟另一种生物的形或行，以迷惑天，如无毒态的拟蝶模拟有毒的蝴蝶警戒色进鲜艳颜敌鲜艳颜一种生物化出的色，以警告天，如毒蛇的色适应性态为进来应拟和警戒色都是生物了生存和繁衍而化出的适性特征性选择与性状演化性选择性状演化为获进竞选择导进生物了得配偶而行的争性会致生物化出更吸引导状状，致某些性发生改变，如孔异性的性，如雄性孔雀的尾巴为雀的尾巴是了吸引雌性孔雀演化的方向选择导状获进性会致生物性朝着有利于得配偶的方向化群体行为的进化群居社会性适应性觅蚂蚁为为应环一些动物会形成群体，共同食、防御和一些动物具有高度社会性，如、蜜蜂群体行和社会性都是生物了适境们杂结员进来应繁殖，如鸟类、鱼类和灵长类动物等，它形成复的社会构，每个成而化出的适性特征职责都有自己的社会性昆虫的进化社会性1蚂蚁蚁社会性昆虫，如、蜜蜂、白等，具有高度社会性，形杂结员职责成复的社会构，每个成都有自己的分工合作2过获社会性昆虫通分工合作，能够更有效地取食物、防御天敌和繁殖后代进化优势3进竞环来社会性昆虫的化，使其能够在争激烈的境中生存下，并取得成功免疫系统的进化免疫系统识别来免疫系统是生物体抵御病原体侵害的防御系统，能够和清除外入侵者抗原识别识别区质对质应免疫系统能够并分自身和非自身物，并非自身物发起免疫反进化意义进为进来免疫系统的化，是生物了生存和繁衍而化出的重要防御机制抗生素抗性的演化抗生素抗性细过转获菌通基因突变或基因移，可以得抗生素抗性，使其不对再抗生素敏感抗生素的使用为细进选择压导抗生素的大量使用，菌的抗性化提供了力，致细现抗生素抗性菌的出应对策略开合理使用抗生素，发新的抗生素，以及研究新的抗菌方法，应对进都是抗生素抗性化的重要策略病毒的快速进化病毒的变异快速进化应对病毒遗传质进应开病毒的物是RNA，RNA的复制病毒的快速化，使其能够快速适发新的疫苗和抗病毒药物，以及研过错导击应对程容易出，致病毒变异率很高新的宿主，并逃避免疫系统的攻究新的防控策略，都是病毒快速进化的重要措施生物多样性的形成生物多样性进化的结果保护生物多样性组进应结维态生物多样性是指地球上所有生物及其成生物多样性是生物化和适的果，也保护生物多样性，是护地球生系统平态态稳础进续的生系统中的多样性，包括物种多样性是地球生系统定的重要基衡，促人类可持发展的重要任务遗传态、多样性和生系统多样性大灭绝事件大灭绝事件1历过规灭绝导在地球史上，曾发生多次大模的物种事件，致灭绝称为灭绝大量生物，被大事件原因2灭绝击大事件可能是由小行星撞、火山爆发、气候变化等因素造成的影响3灭绝态为大事件会改变地球生系统，并新的物种的兴起提供机会现代综合进化论现代综合进化论现综进论将选择论遗传论结进论代合化是达尔文的自然理与孟德尔的学理相合，形成的更加完善的化理遗传基础现综进论调遗传进选择对频代合化强了变异在生物化中的重要作用，以及自然基因率变化的影响现代生物学基础现综进论为现论础代合化代生物学研究提供了理基，并推动了生物学的发展表观遗传学与进化表观遗传学观遗传表学是指在不改变DNA序列的情况下，基因表达发生改现组饰变的象，如DNA甲基化和蛋白修进化影响观遗传状过遗传传给表学可以影响生物的性，并通的方式递下对进产一代，从而生物化生影响适应性观遗传应环表学可以帮助生物快速适境变化，并提高生存和繁殖的概率进化发育生物学进化发育生物学发育基因进化发育生物学是研究生物发育控制生物发育的基因在不同生物过进进程的化，以及发育基因在中具有高度保守性，表明了生物亲缘关化中的作用之间的系进化机制进们进化发育生物学的研究，可以帮助我理解生物化的机制，以及生物多样性的形成人类对进化的影响环境污染栖息地破坏气候变化产导人类活动生的污染，人类活动，如森林砍伐人类活动致的气候变湿开垦对如大气污染、水污染、、地等，会破坏化，会生物的生存和对导进产土壤污染等，会生物生物的栖息地，致生化生重大影响，如进产负数的生存和化生面物种群量减少，甚至全球变暖会改变生物的灭绝数影响分布和量进化论的现代应用环境保护农业进论们态医学化可以帮助我理解生系统的平衡进论们产化可以帮助我培育高、抗病、抗和生物多样性的重要性，从而制定更有效进论们传产环化可以帮助我理解疾病的起源和虫的农作物，以及提高畜禽的生性能的境保护策略进开播，以及病原体的抗药性化，从而发疗新的治方法和防控策略。