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1、进化生物学,Evolutionary Biology,授课教师：虞 泓,云南大学生命科学学院,Chapter 1Introduction,第一章 缘 起, 进化是生物学中最重要的概念。如果不考虑进化的话，对生物学中任何为什么的问题都无法得出确切的答案。 Ernst Mayr （1982）, 而且，进化这个概念的重要性远远超出了生物学的范畴。无论我们是否认识到，进化的思想深深地影响，甚至可以说决定了现代人的思维。 Ernst Mayr （1982）, 进化论的思想不仅深刻地影响了近代西方的自然科学、社会科学以及哲学，对整个西方宗教思想产生了巨大的冲击。并且，对中国近代思想也产生了深刻的影响和冲击
2、。, 天演论的译进，标志着现代中国思想的开始。它让中国知识分子纷纷受到进化论的影响，它也是中国近代生存竞争思想的重要源头。在狂飙突进的今天阅读天演论，其意义尤为突出。,毛泽东一生最为推崇的译著, Nothing in biology makes sense except in the light of evolution. Dobzhansky（1973), 这种观点是宏伟壮丽的，生命及其若干威力最初被赋予物种中或一种类型；而且，在这颗行星依据引力的既定定律运行之时，从如此简单的一个开端，最美丽和最奇妙的无穷无尽的类型已经和正在进化。 Charles Darwin （1859）,达尔文进化论,
3、达尔文自然选择学说,有限的资源,生存竞争,繁殖能力,遗传变异,不同的个体,自然选择（适者生存）,环境多样性及变化,适应与分化,无穷的个体,进 化, Alfred Russel Wallace and Charles Darwin first identified natural selection as the mechanism （机制） of adaptive evolution （适应进化） in the mid-nineteenth century, based on a series of observations of populations of organisms: pheno
4、typic variations （表型变异）exist among individuals within populations; these differences are passed from parents to offspring; more offspring are born than will survive and reproduce; some variants are more successful at surviving and/or reproducing than others. In populations where all four factors ope
5、rate, the relative abundance （丰度，密度） of the populations different phenotypes changes across generations. In other words, the population evolves., polymorphism 多态现象，多态性, inherent 可遗传, selection 自然选择, deferent survive 差别存活 deferent reproduce 差别繁殖,Figure 1.1 Charles Darwin , circa 1854, founder of the
6、modern theory of biological evolution., Although Wallace and Darwin described how organisms evolve by natural selection, there was no accurate model of the mechanisms responsible for variation and inheritance. Gregor Mendel published his work on the inheritance of traits in 1865, but it received lit
7、tle notice at the time. When Mendels work was rediscovered in 1900, biologists immediately recognized its importance and began a 30-year effort to reconcile (使和解，使和谐，使顺从) Mendels concept of genes and alleles with the theory of evolution. In a key insight, biologists realized that changes in the rela
8、tive abundance of different phenotypic traits in a population are tied to changes in the relative abundance of the alleles that influence the traits. The discipline within evolutionary biology that studies changes in allele frequencies is known as population genetics,Figure 1.2 Mendels discovery lie
9、s : in creating a method for investigating the centuries-old enigma (古老神秘东西) of heredity ; in proving the existence of heredity units transferred through the reproductive cells in explaining the basic laws governing the transfer of traits from parents to progeny, which from 1900 began to be generali
10、zed as Mendels Laws of Heredity.,Figure 1.3 Mendels garden, as seen in the 1980s.,Figure 1.4 Gregor Mendels monastery. A statue of Mendel is visible in the background. Today, this part of Mendels monastery （修道院）is a museum, and the curators（监护人，管理人员） have planted red and white begonias (秋海棠) in an a
11、rray (排列) that graphically represents the type of inheritance patterns Mendel obtained with peas., 达尔文进化学说确实有一些缺点和错误，包括著作中的含糊其辞，而且还留下大量悬而未决的问题。 然而，对达尔文学说的非议并非坏事。达尔文学说正是在非议中被后继者不断地修正、补充和发展，使进化论一步一步地走向成熟；也正是在非议的过程中，才确立了达尔文进化论的科学权威。达尔文进化论始终像一座丰碑，屹立在人们的心中。, 进化论是生物学中最大的统一理论。 Ernst Mayr （1977）,1.1 进化论是生物学
12、中最大的统一理论,1.2 进化论是生物学对自然科学最重要的理论贡献, 均变原理 James Hutton （1726 1797）, 今天地球上一切发生着的地质过程和历史上的相同；制约这些过程的原理和规则，过去与现在一样。,1.3 协同进化的概念是进化理论的新发展, 盖尔假说 Gaia Hypothesis Lovelock and Margulis （1974), 今天地球表面状态乃是靠生物圈维持和调节的，生命一旦消失，地球就会回到类似金星和火星等无生命行星一样的表面状态。 古生物学和地质学研究证明，地球上生命的历程几乎与地质历史一样长久，即生物圈、岩石圈、大气圈和水圈都经历了大约38亿年之久
13、的漫长的协同进化历史。, 在这一进化历史过程中，生物不断地改变地球环境，同时，生物自身在进化中不断地创造出新的环境。新环境又作用于生物，并促进其发生新的变异而进化，其结果是地球表面始终保持着适应于生物生存的环境条件。 应该说，盖尔假说是协同进化理论的一个雏形。, 进化生物学 Evolutionary Biology, 对生物进化的过程、原因、机制、速率、趋向、物种形成与灭绝、系统发生、适应起源等诸方面的研究，逐渐构成了一个新的学科领域，即进化生物学，其基本理论基础就是进化论。,1.4 进化生物学中的重大事件, 18世纪初，普遍认为上帝创造了现有的动植物以及人类等所有物种，这就是特创论。 在创世
14、纪初，大约4,00010,000年前，有位显示神迹的造物主存在。 特创论与物种不变论相关联，后者认为各种生物物种经过多次繁衍之后仍然固定不变。特创论与物种不变论的观点，得到西方主要宗教的公开支持，特别是天主教教会。因为这些观点与圣经首卷创世纪中上帝用六天创造了所有生物的内容相符。, 自启蒙时代初始，西方博物学家发表了第一手的观察资料，试图证明大自然并非如同中世纪以来认为的那样恒古不变。 1809年，拉马克的动物哲学一书出版，首次系统提出生物进化论。,Figure 1.5 Jean Baptiste Lemarck，17441829, 拉马克，法国博物学家。生物学伟大的奠基人之一，生物学一词是他
15、发明的，最先提出生物进化的学说，是进化论的倡导者和先驱。 拉马克在全面阐述生物进化思想的同时，力图理论给出生物进化原因解释的第一人。两个世纪以来，他的观点被多次提及和讨论，褒贬不一。, 拉马克的理论可以分为两个部分。 第一、明确表达物种是可变的。认为生物存在一种驱动自身不断由低级向高级阶段进化的力量，而环境通过影响生物进化力量的表达，发挥着对进化的促进作用。他对生物低级与高级的划分，以及生物自身进化力量的理解基本是来自思考和理念，更多的是哲学含义。 第二、具体将生物的进化是通过这样的模式来完成的，即生物个体在其生活的过程中，由于其生命活动受到环境的影响，各器官的“使用”情况的不同造成这些器官发
16、育上的差异，并且这种变化是可遗传的。在世代繁衍的过程中，经常使用的器官就会产生在发育限度内不断加强、增大的趋势；反之，则出现器官的萎缩而走向消失。最终导致新物种形成。因此，拉马克认为生物的进化是一个连续渐变的过程。也就是说从历史上看物种的分界是存在的，新器官是由旧器官转化而来的，并且生物的进化都是纵向向前的。, 拉马克的观点被概括为“用进废退”和“获得性遗传”。 他的主要理论结论是： 第一定律：凡是没有达到其发展限度的动物，它的任何一个器官经常操作的次数愈多，促使这个器官逐渐加强、发展和增大,并且获得相当于它操作时期长短的力量,同时器官经常不操作，渐渐的会使这个器官消弱和衰退，逐渐减少它的能力，并且最后引起这器官的消灭。 第二定律：凡是在自然环境影响下-也就是某器官更多的，或者某部份经常不运动影响下-使个体获得或者失去的一切，只要所获得的变异是两性所共有的、或者是产生这两性个性所共有的，那么这一切变异就由于繁殖而保持在新生的个体上。（动物学的哲学1809）。, 自达尔文自然选择的进化论提出后，孟德尔的颗粒式遗传和近代的分子遗传
