进化生物学 地球上有1300万1400万个物种。其中被人类认识并定名的约175万种（13 ）。地球生物从何而来？进化论特创论进 化 论46亿年38亿年25亿年5.7亿年2.3亿年6700万年200万年3.6亿年创造活动创造活动创造活动创造活动第第一一天天时间、空间、时间、空间、物质、光、物质、光、地球地球第第四四天天太阳、月亮、太阳、月亮、星星星星第第二二天天空气空气第第五五天天鱼类、鸟类鱼类、鸟类第第三三天天海、陆地、海、陆地、植物植物第第六六天天陆地动物、陆地动物、人类人类神创论神创论 2005年底进行的盖洛普民意调查显示，只有年底进行的盖洛普民意调查显示，只有35%的美国的美国人认为达尔文的进化论有足够的科学依据。人认为达尔文的进化论有足够的科学依据。35%的人称进化的人称进化论证据不足，论证据不足，29%的人表示知道得太少。而更让科学家感到的人表示知道得太少。而更让科学家感到惊讶的是惊讶的是45%的美国人认为现代人是上帝创造出来的，而不的美国人认为现代人是上帝创造出来的，而不是通过上万年的进化。社会学家对调查结果的解释是，多数是通过上万年的进化。社会学家对调查结果的解释是，多数美国人在这个问题上受到的科学教育太少；而大约三分之一美国人在这个问题上受到的科学教育太少；而大约三分之一的美国人都熟读圣经。的美国人都熟读圣经。他的进化思想包括：他的进化思想包括：（1）环境的改变引起生物体发生变异）环境的改变引起生物体发生变异, 环境的多样性是生物多样性的原因环境的多样性是生物多样性的原因.对植物和低等动物为直接影响：对植物和低等动物为直接影响： 环境的改变环境的改变-机能的改变机能的改变-形态构造的改变形态构造的改变拉马克拉马克（1744-1829）动物哲学动物哲学对高等动物为间接影响：对高等动物为间接影响： 环境的变化环境的变化-动物需要的变化动物需要的变化-动物习性的改变动物习性的改变-机能改变机能改变-形态构造发生改变形态构造发生改变. (用进废退、获得性状遗传、定向变异用进废退、获得性状遗传、定向变异)（2）生物按照等级进化并有向上发展的趋势）生物按照等级进化并有向上发展的趋势.（3）不同类群有不同的起源）不同类群有不同的起源(多元论多元论)。（4）原始生命源于自然发生，即自生论。）原始生命源于自然发生，即自生论。 达尔文的评价：拉马克达尔文的评价：拉马克的进化思想动摇了的进化思想动摇了“特创论特创论”的基石，敲响了的基石，敲响了“目的论目的论”的丧钟，为进化论的胜利的丧钟，为进化论的胜利铺平了道路。铺平了道路。 达尔文达尔文(1809-1882)到贝格尔军舰1831-1836年环球航行环球航行5年，发现许多生物学事实。南美地层的化石与现代犰狳十分相似南美地层的化石与现代犰狳十分相似-现代与古代生物存在亲缘关系现代与古代生物存在亲缘关系整个南美大陆不同纬度构成了生物类型的更替整个南美大陆不同纬度构成了生物类型的更替-生物分布受环境影响生物分布受环境影响加拉帕戈斯群岛的地雀加拉帕戈斯群岛的地雀-环境影响使物种发生分化，物种是可变的环境影响使物种发生分化，物种是可变的南美洲南美洲2万多头牛因干旱死亡万多头牛因干旱死亡-生物灭绝不是上帝干预而是自然原因造成生物灭绝不是上帝干预而是自然原因造成火地岛土人的原始生活火地岛土人的原始生活-人类起源人类起源马尔萨斯马尔萨斯“人口论人口论” 认为生存斗争是由繁殖过剩引起的。认为生存斗争是由繁殖过剩引起的。1859年11月24日 比较解剖学上比较解剖学上 ，居维叶提出器，居维叶提出器官相关论，圣提雷尔提出同源器官官相关论，圣提雷尔提出同源器官和同功器官；和同功器官； 胚胎学方面，法国沃尔弗发现胚胎学方面，法国沃尔弗发现脊椎动物胚胎发育初期非常相似，脊椎动物胚胎发育初期非常相似，说明它们有共同的祖先；说明它们有共同的祖先； 古生物学方面，不同地层发现古生物学方面，不同地层发现有不同的化石，同时越古老的地层，有不同的化石，同时越古老的地层，化石构造越简单。化石构造越简单。达尔文学说的主要内容达尔文学说的主要内容(1) 生物物种可以演变，而且具有共同起源（一元论）。生物物种可以演变，而且具有共同起源（一元论）。(2)自然选择是在生物的生存斗争之中进行的自然选择是在生物的生存斗争之中进行的, 适者生存和不适适者生存和不适者淘汰是通过生存斗争实现的。者淘汰是通过生存斗争实现的。(3) 生物产生不定向变异，通过自然选择，形成适应。生物产生不定向变异，通过自然选择，形成适应。拉马克的一步适应：定向变异拉马克的一步适应：定向变异适应适应达尔文的两步适应：不定向变异达尔文的两步适应：不定向变异自然自然选择选择适应适应(4) 生物进化是渐进和连续的，不存在不连续的变异或突生物进化是渐进和连续的，不存在不连续的变异或突变。变。 (5) 生物性状符合生物性状符合“用进废退用进废退”和和“获得性状遗传获得性状遗传”的规的规律。律。生物是不是进化的生物是不是进化的 达尔文进化论诞生达尔文进化论诞生生物是怎样进化的生物是怎样进化的进化论的发现在人类整进化论的发现在人类整个思想史上也是划时代的个思想史上也是划时代的大事。大事。达尔文进化论的意义达尔文进化论的意义达尔文进化论是达尔文进化论是1919世纪生物科学的最大成就。它是生物科世纪生物科学的最大成就。它是生物科学的一次理论综合。从达尔文开始，把生物科学作为一个学的一次理论综合。从达尔文开始，把生物科学作为一个整体来研究。整体来研究。 17 17世纪的牛顿把上帝从世纪的牛顿把上帝从无生命现象的研究领域驱逐无生命现象的研究领域驱逐出去，现在，进化论又把上出去，现在，进化论又把上帝从有生命现象的研究领域帝从有生命现象的研究领域驱逐出境。驱逐出境。现代综合进化论现代综合进化论分子进化中性论分子进化中性论间断平衡论间断平衡论进化论的发展进化论的发展现代综合进化论现代综合进化论 美籍苏联学者杜布赞斯基美籍苏联学者杜布赞斯基遗传学和物种起源遗传学和物种起源(1937)1.遗传与变异是进化的动力，自然选择决定生物进化的方向，遗传与变异是进化的动力，自然选择决定生物进化的方向， 变异经过变异经过选择的考验才能形成适应选择的考验才能形成适应(两步适应两步适应) 。2. 种群是生物进化的基本单位，进化的实质就在于种群内基因频率和基种群是生物进化的基本单位，进化的实质就在于种群内基因频率和基因型频率的改变。因型频率的改变。3. 突变、选择、隔离是物种形成和生物进化的机制，点突变是生物变异突变、选择、隔离是物种形成和生物进化的机制，点突变是生物变异的源泉。的源泉。分子进化中性论分子进化中性论 日本学者木村资生日本学者木村资生分子水平上的进化速率分子水平上的进化速率19681. 生物进化的动力在于中性突变和突变的漂移固定。生物进化的动力在于中性突变和突变的漂移固定。2. 每一种生物信息大分子都有一定的进化速率，功能上重要的分子或分每一种生物信息大分子都有一定的进化速率，功能上重要的分子或分子部分进化速率低。子部分进化速率低。3. 损害分子功能的氨基酸或核苷酸的替换要比保持同一功能的替换发生损害分子功能的氨基酸或核苷酸的替换要比保持同一功能的替换发生率要小很多。率要小很多。4. 新基因的产生是通过旧有基因的重复实现的。新基因的产生是通过旧有基因的重复实现的。间断平衡论间断平衡论 1972年由艾德里奇和戈年由艾德里奇和戈 尔德提出尔德提出我国进化论的发展我国进化论的发展v赫胥黎赫胥黎进化论与伦理学及其他论文进化论与伦理学及其他论文 (1894) -严复严复-天演论天演论(1898) v达尔文达尔文物种起源物种起源 (1859) -马君武马君武-达尔文物竞篇达尔文物竞篇 (1902 )达尔文天达尔文天择篇择篇 (1903 ) v1929年，裴文中教授发现年，裴文中教授发现“北京人北京人”第一个头盖骨化石。第一个头盖骨化石。v1965年我国在世界上第一次人工合成具有生物活性的蛋白质年我国在世界上第一次人工合成具有生物活性的蛋白质-结晶牛胰岛素结晶牛胰岛素v1981年我国人工合成了酵母丙氨酸年我国人工合成了酵母丙氨酸tRNA。v1961年鲍文奎年鲍文奎通过远缘杂交，获得了八倍体小黑麦新物种通过远缘杂交，获得了八倍体小黑麦新物种.v20世纪世纪80-90年代，我国先后将鱼的生长激素基因转入泥鳅，将牛的生长激素基年代，我国先后将鱼的生长激素基因转入泥鳅，将牛的生长激素基因转入奶牛、将抗病基因转入烟草、将鱼的抗寒基因转入番茄和将抗虫基因转因转入奶牛、将抗病基因转入烟草、将鱼的抗寒基因转入番茄和将抗虫基因转入棉花等入棉花等, 利用转基因技术实现了人工进化利用转基因技术实现了人工进化.2.2.分子进化工程分子进化工程 该工程是通过在试管里对以核酸为主的多分子体系施以该工程是通过在试管里对以核酸为主的多分子体系施以选择压力，模拟生物进化历程的定向进化技术，借以创造选择压力，模拟生物进化历程的定向进化技术，借以创造新的基因、蛋白质甚至新物种的目的。新的基因、蛋白质甚至新物种的目的。 扩增扩增 突变突变 选择选择1.1.古分子生物学古分子生物学 美国美国GolenbergGolenberg从从17001700万年前的雷它木兰化石中获得了万年前的雷它木兰化石中获得了叶绿体叶绿体rac1rac1基因的部分基因的部分DNADNA片段片段, ,运用运用PCRPCR技术进行扩增。技术进行扩增。进化生物学发展的新方向进化生物学发展的新方向3. 发育发育-进化生物学进化生物学(evo-developmental biology)和比较基因组和比较基因组学学(comparative genomics) 控制发育的基因主要分为基因家族控制发育的基因主要分为基因家族HOX和和SOX，其共同特点是进化上都，其共同特点是进化上都十分保守，另外其编码的蛋白质都具有十分保守，另外其编码的蛋白质都具有DNA结合能力。从低等类群果蝇到两结合能力。从低等类群果蝇到两栖类，鱼类，鸟类，哺乳类和人类都可以找到这类高度同源基因的存在，个栖类，鱼类，鸟类，哺乳类和人类都可以找到这类高度同源基因的存在，个体发育就受这类发育调控基因的有序启动与关闭的调控。体发育就受这类发育调控基因的有序启动与关闭的调控。(一) 进化(二)生物进化 广义进化是指事物的变化与发展。涵盖了天体的消长，生物的进化，广义进化是指事物的变化与发展。涵盖了天体的消长，生物的进化，以及人类的出现和社会的发展。以及人类的出现和社会的发展。 进化进化(evolution) :指事物由低级的、简单的形式向高级的、复杂的形指事物由低级的、简单的形式向高级的、复杂的形式转变过程。式转变过程。 生物进化就是生物在与其生存环境相互作用的过程中，其遗传系统随生物进化就是生物在与其生存环境相互作用的过程中，其遗传系统随时间而发生一系列不可逆的改变，并导致相应的表型改变，在大多数情时间而发生一系列不可逆的改变，并导致相应的表型改变，在大多数情况下这种改变导致生物总体对其生存环境的相对适应。况下这种改变导致生物总体对其生存环境的相对适应。 (三)生物进化论 生物进化论是研究生物界进化发展的规律，以及如何运用这些规律生物进化论是研究生物界进化发展的规律，以及如何运用这些规律的科学。它的主要研究对象是生物界的系统发展，当然也包括某一物种的科学。它的主要研究对象是生物界的系统发展，当然也包括某一物种或某一完整的生物类群的发展。其重点是研究生物如何由简单向复杂，或某一完整的生物类群的发展。其重点是研究生物如何由简单向复杂，由低等向高等的发展过程。由低等向高等的发展过程。进化生物学的相关概念进化生物学的相关概念北京大学张昀北京大学张昀(四) 进化生物学 就是研究生物进化的科学，不仅包括进化的过程，更重要的是研究生就是研究生物进化的科学，不仅包括进化的过程，更重要的是研究生物进化的原因、机制、速率和方向，是回答为什么的科学，是追究事物或物进化的原因、机制、速率和方向，是回答为什么的科学，是追究事物或过程的因果关系的科学。过程的因果关系的科学。 进化生物学是在生物进化论随着分子生物学的发展由推论走向验证，进化生物学是在生物进化论随着分子生物学的发展由推论走向验证，由定性走向定量的过程中应运而生的科学。由定性走向定量的过程中应运而生的科学。进化生物学的应用进化生物学的应用进化论是生物学最大的统一理论进化论是生物学最大的统一理论 在进化理论的框架下，细胞学、植物学、动物学、生理学、比较解学、在进化理论的框架下，细胞学、植物学、动物学、生理学、比较解学、古生物学、胚胎学、分类学、遗传学和分子生物学等不同层次的研究结果古生物学、胚胎学、分类学、遗传学和分子生物学等不同层次的研究结果得到了统一。得到了统一。利用进化理论指导动植物育种利用进化理论指导动植物育种 利用细胞遗传学和分子遗传学的规律来系统地创造某些新的生物类型，利用细胞遗传学和分子遗传学的规律来系统地创造某些新的生物类型，如利用各种现代分子生物学技术实现基因的水平转移，培育转基因动物和如利用各种现代分子生物学技术实现基因的水平转移，培育转基因动物和转基因植物，以实现人工进化转基因植物，以实现人工进化,为人类经济生活的不断改善和提高提供可能。为人类经济生活的不断改善和提高提供可能。树立辩证唯物主义自然观树立辩证唯物主义自然观 进化论是在生物变化论与特创论、目的论和物种不变论的斗争中，在进化论是在生物变化论与特创论、目的论和物种不变论的斗争中，在唯物论与唯心论的斗争中产生并发展起来的。所以在学习进化知识自然会唯物论与唯心论的斗争中产生并发展起来的。所以在学习进化知识自然会受到辩证唯物主义的熏陶，有助于我们树立辩证唯物主义自然观。受到辩证唯物主义的熏陶，有助于我们树立辩证唯物主义自然观。