动物生态学第08讲 动物进化与适应

1、动物进化与适应第七讲第七讲动物进化与适应动物进化与适应精选课件动物进化与适应生命的起源与进化生命的起源与进化神创论神创论源于巴勒斯坦用希伯莱源于巴勒斯坦用希伯莱文编写的文编写的?圣经圣经?：上帝：上帝用了用了6天时间创造天地，天时间创造天地，第第7天休息天休息人创论人创论盘古开天：天高一丈，盘古开天：天高一丈，地厚一尺。所有日、月、地厚一尺。所有日、月、星辰、风云、山川、田星辰、风云、山川、田地、草木、金石都是他地、草木、金石都是他身体一局部变化而来身体一局部变化而来进化论进化论精选课件动物进化与适应进化论思想起源进化论思想起源-Charles Darwin(1809-1882),British Naturalist,in the Origin of Species,published 1859.CharlesLyellAlfredRusselWallace精选课件动物进化与适应进化证据进化证据课本上说：课本上说：鳍、足、翅同源进化而来早期动物胚胎图像始祖鸟达尔文雀马的化石猿到人生命进化树：大量的不生命进化树：大量的不断增加化石记录断增加化石记录精选课件动物进化与适应?物种起源物种起源

2、?论证了两个问题论证了两个问题第一，物种是可变的，生物第一，物种是可变的，生物是是进化的。当时绝大局部生进化的。当时绝大局部生物学家都相继接受了这个事物学家都相继接受了这个事实，进化论从此取代神创论，实，进化论从此取代神创论，成为生物学研究的基石成为生物学研究的基石第二，自然选择是生物进化第二，自然选择是生物进化的动力。对于这一重要思想，的动力。对于这一重要思想，当时的生物学家和地质学家当时的生物学家和地质学家都心存疑虑，所以，适者生都心存疑虑，所以，适者生存是进化机制的思想，只吸存是进化机制的思想，只吸引了少数追随者引了少数追随者精选课件动物进化与适应现代进化论产生现代进化论产生20世纪世纪30年代，英国费歇年代，英国费歇(1890-1962)、荷尔登、荷尔登(1892-1964)和美国莱特和美国莱特(1889-1988)将基因学说与自然选择学说将基因学说与自然选择学说有机结合，创立有机结合，创立“群体遗传学群体遗传学某个基因突变能使生物体具有生存优势，在自然选择的作某个基因突变能使生物体具有生存优势，在自然选择的作用下，会逐渐累积下来，会逐渐扩散到群体用下，会逐渐累积下来，会逐渐扩

3、散到群体从理论上证明了达尔文主义和孟德尔定律互不冲突从理论上证明了达尔文主义和孟德尔定律互不冲突20世纪世纪40年代初，英国人霍尔丹和美籍苏联生物学家杜布年代初，英国人霍尔丹和美籍苏联生物学家杜布赞斯基，创立赞斯基，创立“现代进化论现代进化论摒弃达尔文把个体作为生物进化进化根本单位的说法摒弃达尔文把个体作为生物进化进化根本单位的说法把群体作为进化的根本单位把群体作为进化的根本单位突变本身是物种的一种适应性状，它既是进化的动因，也突变本身是物种的一种适应性状，它既是进化的动因，也是进化的结果是进化的结果自然选择的不是通过对优胜个体的挑选，而是以消灭无适自然选择的不是通过对优胜个体的挑选，而是以消灭无适应能力的个体这一方式而实现的应能力的个体这一方式而实现的精选课件动物进化与适应生物进化三个层次生物进化三个层次“微进化：物种内部的微小变化微进化：物种内部的微小变化“大进化：新种生成和种以上类群产生大进化：新种生成和种以上类群产生现代进化论现代进化论(现代达尔文主义现代达尔文主义)：群体内基因频率的：群体内基因频率的改变，这种改变不仅产生了微进化，也导致新种改变，这种改变不仅产生了微进化，也

4、导致新种的产生。的产生。“大进化即新种产生并没有特别的进化大进化即新种产生并没有特别的进化机制，而是机制，而是“微进化缓慢累积结果。微进化缓慢累积结果。但这种渐变观似乎与化石记录并吻合，化石记录但这种渐变观似乎与化石记录并吻合，化石记录说明，新种、新类群往往是突然出现的。现代达说明，新种、新类群往往是突然出现的。现代达尔文主义解释是尔文主义解释是“化石记录不完全，是过渡类型化石记录不完全，是过渡类型物种没能遗留化石而导致的假像物种没能遗留化石而导致的假像精选课件动物进化与适应自然选择自然选择-几个问题的思考几个问题的思考达尔文找不到一个合理的遗传机理来解释自然达尔文找不到一个合理的遗传机理来解释自然选择选择一个优良的变异在众多的劣等变异中很快被融一个优良的变异在众多的劣等变异中很快被融合，而无法象达尔文所说的那样在后代保存、合，而无法象达尔文所说的那样在后代保存、扩散开来扩散开来孟德尔基因别离定律的发现并没有被用来支持孟德尔基因别离定律的发现并没有被用来支持达尔文学说，当时被遗传学家宣告达尔文学说达尔文学说，当时被遗传学家宣告达尔文学说的死亡。到了上世纪的死亡。到了上世纪30年代，科学

5、界才把达尔年代，科学界才把达尔文学说和孟德尔的遗传理论有机地结合起来，文学说和孟德尔的遗传理论有机地结合起来，代表作是美国学者杜布赞斯基代表作是美国学者杜布赞斯基1937年出版的年出版的?遗传学与物种起源遗传学与物种起源?“群体选择：自然选择的结果往往被认为导群体选择：自然选择的结果往往被认为导致产生对生物物种或群体有好处的适应性。致产生对生物物种或群体有好处的适应性。“群体选择很可能并不存在，自然选择产生的群体选择很可能并不存在，自然选择产生的只是对个体有益的适应性，生物个体不会因为只是对个体有益的适应性，生物个体不会因为为了物种或群体的利益而放弃传递属于自己的为了物种或群体的利益而放弃传递属于自己的基因基因达尔文进化论最沉重打击是地球曾发生五次影达尔文进化论最沉重打击是地球曾发生五次影响普及全球的生物大灭绝事件，物种在短时间响普及全球的生物大灭绝事件，物种在短时间内集群绝灭，构成了生命史上大规模的物种替内集群绝灭，构成了生命史上大规模的物种替换，新的集群取代了老的集群，这种明显的变换，新的集群取代了老的集群，这种明显的变化是渐进、缓慢式生物进化难于实现的化是渐进、缓慢式生物进化难于

6、实现的胡氏耀龙胡氏耀龙 ：20212021的发现的发现于内蒙古宁城侏罗纪晚于内蒙古宁城侏罗纪晚期的湖泊相地层中期的湖泊相地层中 精选课件动物进化与适应“进化论思想的凝问？进化论思想的凝问？20世纪初流行的世纪初流行的“跃变论：代表人物德裔美国人，跃变论：代表人物德裔美国人，RichardGoldschmidt,每一个新种产生、每一个大进化都来源于一次跃每一个新种产生、每一个大进化都来源于一次跃变，有希望产生一个发育有重大影响的变，有希望产生一个发育有重大影响的“潜在怪物潜在怪物20世纪初，这一观点很快没有市场，对有重大影响的突变，几世纪初，这一观点很快没有市场，对有重大影响的突变，几乎无一例外是灾难性，无法存活乎无一例外是灾难性，无法存活20世纪世纪70年代，提出年代，提出“间断平衡说：古生物学家们觉得把新间断平衡说：古生物学家们觉得把新物种化石突然出现归结为记录的不完全难以令人信服，跃变化物种化石突然出现归结为记录的不完全难以令人信服，跃变化可能真的存在可能真的存在长时间只有微小变化的稳定或平衡，被短时间内发生大变化所长时间只有微小变化的稳定或平衡，被短时间内发生大变化所打断打断“大

7、变化与大变化与“微变化有着不同机制，微变化有着不同机制，“大变化机制不是自然大变化机制不是自然选择。重要因素是选择。重要因素是“发育制约，胚胎发育模式按构建好发育制约，胚胎发育模式按构建好“蓝图蓝图进行，胚胎发育沿着新的途径进行下去。跃变的原因不归于进行，胚胎发育沿着新的途径进行下去。跃变的原因不归于大突变，而是归结于调控基因发生突变。即使基因突变非常微大突变，而是归结于调控基因发生突变。即使基因突变非常微小，但能产生发育大突变。小，但能产生发育大突变。新性状的产生不是随机的，而是有一定的方向性，这个方向性新性状的产生不是随机的，而是有一定的方向性，这个方向性被胚胎发育的被胚胎发育的“篮图决定。篮图决定。胚胎发育时的微小突变可以导致成体的巨大变化。最近发育生胚胎发育时的微小突变可以导致成体的巨大变化。最近发育生物学的研究似乎证明了这一点：如果在胚胎发育过程中，某种物学的研究似乎证明了这一点：如果在胚胎发育过程中，某种基因的表达速度变慢，就会使鱼鳍变成肢、足基因的表达速度变慢，就会使鱼鳍变成肢、足精选课件动物进化与适应(续上续上)“历史偶然性决定：创立者历史偶然性决定：创立者历史偶然性决

8、定：创立者历史偶然性决定：创立者(奠基者奠基者奠基者奠基者)效应，频率高的基因变少开丧效应，频率高的基因变少开丧效应，频率高的基因变少开丧效应，频率高的基因变少开丧失，而稀少基因增多。这一新性状产生也不是失，而稀少基因增多。这一新性状产生也不是失，而稀少基因增多。这一新性状产生也不是失，而稀少基因增多。这一新性状产生也不是“自然选择结果自然选择结果自然选择结果自然选择结果 20202020世纪世纪世纪世纪20202020年代，摩尔根年代，摩尔根年代，摩尔根年代，摩尔根(1866-1945)(1866-1945)(1866-1945)(1866-1945)遗传学家逐渐放弃遗传学家逐渐放弃遗传学家逐渐放弃遗传学家逐渐放弃“突变论，突变论，突变论，突变论，他通过实验发现，基因突变极少导致生物形态出现重大变化，大突变他通过实验发现，基因突变极少导致生物形态出现重大变化，大突变他通过实验发现，基因突变极少导致生物形态出现重大变化，大突变他通过实验发现，基因突变极少导致生物形态出现重大变化，大突变几乎是有害的几乎是有害的几乎是有害的几乎是有害的“间断平衡学说：反对达尔文主义，但不否认渐变和自然选择

9、存在，间断平衡学说：反对达尔文主义，但不否认渐变和自然选择存在，间断平衡学说：反对达尔文主义，但不否认渐变和自然选择存在，间断平衡学说：反对达尔文主义，但不否认渐变和自然选择存在，强调跃变在大进化中重要作用。强调它的非适应性、历史偶然性和发强调跃变在大进化中重要作用。强调它的非适应性、历史偶然性和发强调跃变在大进化中重要作用。强调它的非适应性、历史偶然性和发强调跃变在大进化中重要作用。强调它的非适应性、历史偶然性和发育制约育制约育制约育制约精选课件动物进化与适应“进化论思想凝问？进化论思想凝问？1991年美国年美国PhilipE.Johnson发表发表?“审判达审判达尔文尔文?DarwinonTrial达尔文进化论并不适合所有的生物，在微生物领达尔文进化论并不适合所有的生物，在微生物领域，这种现象非常明显，各种性状的出现常常表域，这种现象非常明显，各种性状的出现常常表现为随机性，并非所谓的现为随机性，并非所谓的“物竞天择物竞天择分子生物学的开展使进化论研究面临新的问题。分子生物学的开展使进化论研究面临新的问题。在分子水平上，生物进化不受自然选择的作用，在分子水平上，生物进化不受自然选择

10、的作用，而是按一定的速率随机地突变，对生物的生存没而是按一定的速率随机地突变，对生物的生存没有好处也没有害处，即有好处也没有害处，即1968年日本学者木村资生年日本学者木村资生(MotooKimura,1924-1994)“进化中性理论进化中性理论精选课件动物进化与适应ErnstHaeckel“重演论虚伪性重演论虚伪性1990sMichaelRichardson发现海发现海克尔的脊椎胚胎比较图有错误克尔的脊椎胚胎比较图有错误除了收集黑格尔除了收集黑格尔8种生物外，扩大收集种生物外，扩大收集39种脊椎动物，实验结果说明，不同种脊椎动物，实验结果说明，不同动物的胚胎完全不符合海克尔绘制的动物的胚胎完全不符合海克尔绘制的图图胚胎发育早期形态更差异更是明显，胚胎发育早期形态更差异更是明显，海克尔竞然删除了海克尔竞然删除了Photographs to scale(top)and Haeckels drawings(bottom)of a salamander,human,rabbit,chicken and fish embroyo(left to right)Pennisi,1997,scie

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