生物进化论讲义..

中科院古脊椎动物与古人类研究所（北古所）
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在鸟类的早期演化 、热河脊椎动物群、蓝田猿人、 哺乳动物群、中国远古人类等领域获得了一系列国 际著名的研究成果。
主要内容：
生命的起源 细胞的进化 多细胞生物的出现 生命史 微观进化和宏观进化 基因组进化
物种的形成
绪
基本概念
论
学习进化理论的意义 进化科学的产生和发展
现代综合理论要点：

自然选择决定生物进化的方向，遗传与变 异这对矛盾是推动生物进化的动力； 进化的实质是种群内基因频率和基因型频 率的改变；


突变、选择、隔离是物种形成和生物进化 的机制。
新综合理论（分子水平的综合理论） 遗传负荷（genetic load）是指一个群体由
于有害基因的存在而使其适合度降低的现象。 一般用一个群体中每个个体带有的有害基因的 数量来衡量。 遗传多态现象（genetic polymorphism ） 指在一个群体中，同时和经常存在两种或两 种以上的变异型或基因型，即复等位现象。
分子进化中性论：也称为中性突变进化学
说。1968年日本国立遗传研究所的木村资生
发表了《分子水平上的进化速率》，认为生
物进化的动力在于中性突变和突变的漂移固
定。
间 断 平 衡 论 ： 1972 年 由 艾 德 里 奇
（ N.Eldredge ）和古尔德（ S.Gould ）提出，
认为生物进化的速度不是匀速的，渐进的，
牛津大论战
1860 年 6 月 ， 在 英 国 科学促进会在牛津召开 的第 30 届年会上，爆发
了生物学家赫胥黎与牛
津教区的主教威尔伯福
斯之间的著名争论。
关于生物是否是进化的，生物是如何
进化的等问题的争论从 18 世纪到现在仍 在进行并继续。
为什么在生物进 化问题上有如此 多、如此久的争 论呢？
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在早期生命起源和寒武 纪大爆发、早期植物的起 源与演化等领域获得了一 系列国际著名的研究成果。 例如，六亿年前最早的地 衣 化 石 （ Science ， 2005）、前寒武纪两侧对 称 动 物 演 化 的 证 据 （ Science ， 2006 ） 以 及 6.32 亿年前动物休眠卵化 石（Nature，2007）。
研究与实践表明：环境对疾病有着巨大的影 响。对结肠癌、中风、冠心病和 II 型糖尿病等多 种复杂性疾病的统计学分析发现，至少 70 ％的患 者表现出各种不良的“环境因素”，如偏食、超 重、不运动和抽烟。如果对不良生活习惯加以改 变，就可以大大地降低这些疾病的发生。例如， 不抽烟，少喝酒，良好的饮食以及适量的运动， 可以让冠心病和中风的患病率降低 70 ％。越是复 杂的性状或行为，环境发挥的作用就相对越强、 越重要。


在生活条件发生改变的情况下，生物可 以在结构上、功能上和习性上发生变异。个
体有利变异的保存与有害变异的消灭称为选
择或适者生存，这种适者生存和不适者淘汰
的过程就是自然选择。自然选择是通过生存
斗争实现的，生存斗争包含种内斗争、种间
斗争和生物与无机自然条件之间的斗争。生
存斗争是由繁殖过剩引起的；

1、促进生命科学的发展； 2、指导动植物育种； 3、有助于树立辩证唯物主义自然观。
进化科学的产生和发展
1、进化思想的产生
原始社会 宗教神话式宇宙观
朴素的唯物主义宇宙观
周文王
封建社会
特创论、目的论
物种不变论
文艺复兴时期
物种不变论（创世论）
物种可变论（进化论）
上帝创造了宇 宙、自然万物。
《圣经》包括旧约 39卷和新约27卷，共66卷，两约 之间有 400 年的间隔，新、旧约的写作历时 1500 年左右。 《圣经》的四十几位作者，不仅各自所处的时代不同， 职业、身分不同，写作的环境也有很大差异。摩西是政 治领袖，约书亚是军事领袖，大卫和所罗门是君王，等 等。有的写于皇宫之中，有的则在牢狱或流放岛上，有 的写于戎马战时，有的却完成于太平盛世。《圣经》各 卷书都是独立写成的，写成后即在各犹太会堂或基督教 堂传读。《圣经》的作者们并不知道这些书卷日后会被 汇编成册，形成新、旧约正典。奇怪的是，当人们把这 66卷书编在一起时，这些跨越六十代人写成的、风格迥 异的作品却是那样的和谐，前后呼应，浑然一体！
3、进化理论的发展
新达尔文主义：产生于19世纪末，创立 者是德国的生物学家A Weismann （魏斯 曼），主要代表人物如Mendel等。
魏斯曼提出，生物体由 种质和体质组成。种质即 遗传物质，专司生殖和遗 传；体质执行营养和生长 等机能。种质是稳定的、 连续的，不受体质的影响， 它包含在性细胞核主要是 染色体里。获得性状是体 质的变化，因而不能遗传。 进化是种质的有利变异经 August Weismann 自然选择的结果。
而是突变与渐变的交替出现，渐变所形成的
变异在总变异量中所占比例很小。
新拉马克主义：认为用进废退、获得性状
1748年，法国的马耶（Benoit de Maillet， 1656-1738）的物种可变观点得以发表。
法国的莫泊丢（ P.L.M de Maupertuis ， 1698-1759）发表他对物种起源的看法。
法国的布丰（L.C de Buffon，1707-1788）在 1739 年出版了 44 卷的“自然史纲要”，比较隐蔽 地提出他的关于物种起源和物种可变的观点。
♦环境的多样性是生物多样性的原因；
环境条件对植物和低等的动物的影响直 接的：环境的改变→机能的改变→形态构 造的改变。
水 毛 茛
环境条件对有 神经系统和习性复 杂的动物的影响是
用进废退
间接的：环境的变
化→动物需要的变
化→动物习性的改
变→机能的改变→
形态构造的改变。
获得性遗传
在研究动物习性和器官的相互作用中提
基本概念
1、广义进化
指事物的变化发展。它包含了宇宙的演化 （即天体的消长），生物的进化，以及人类的 出现和社会的发展。
2、生物进化
生物在与其生存环境相互作用过程中，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，在大多数情况下这种 改变导致生物总体对其生存环境的相对适应。 生物的进化既有 进步性的发展 ，也有退步
适应是Байду номын сангаас然选择的产物。变异是不定向的，
不定变异是选择的根据，被选择的有利性
状将在世代传递过程中逐渐累积保存，物
种由此而演变，新种由此而产生（通过自
然选择，即在生存斗争中适者生存的物种
起源）。
华莱士 （ A.R
Wallace ， 18231913 ） ， 1855 年 发表“制约新种出 现的规律” 。 1857年在“论变种 无限地离开其原始 模式的倾向”一文 中提出了自然选择 为进化机制的观点。
骤变论：德弗里斯 （ H de Vries ） 在 其 1901 年 发 表 的 《 突 变 论 》 中提出“突变是不连续 的变异，能直接产生新 种。自然选择的作用并 不重要，只是对突变起 所谓的过筛作用”。
Hugo de Vries
现代达尔文主义（现代综合进化论）
代 表 人 物 有 Johannsen W ， Morgan ， 杜 布 赞 斯基等。种群遗传 学的发展对自然选 择学说本身以及相 关概念进行了修正 和补充。
出两个著名的法则：
用进废退–经常使用的器官发达，不使用
的就退化；
获得性状遗传–由器官的用与不用而导致
的变异是可以遗传的，并在生物世代间积
累。
获得性状能够遗传吗？
一般指生物由于 环境条件的改 变而发生的变异。 经典遗传学认为，属于不可遗传 的变异。
瑞典一个科学小组的一项研究结果表明： 对生于 1890-1920 年的瑞典男人的孙辈而言， 如果其祖父在青少年期间营养很好，那么孙 辈因糖尿病而死亡的概率就很高；如果其祖 父是在饥饿中长大的，那么孙辈死于心脏病 的概率就很小。也就是说，祖父辈的饮食状 态影响到了孙辈的健康状态。从这个例子可 以得到这样一种推测性结论：个体在发育和 生长过程中获得的环境影响，被遗传给了后 代。
2、进化理论的形成
法国的拉马克（Lamarck，1744 -1829）于
1809年在其著作《动物哲学》中阐述了其进化
思想，于1815年在《无脊椎动物学》中提出完
整的进化理论。
1）拉马克进化学说要点
♦生物是进化而来，具有按等级向上发展的 趋向；
♦最原始的生物源于自然发生，各系统或群 体生物并不起源于共同祖先（生物进化多 元论）； ♦环境条件的转变能够引起生物的变异；
1859 年 11 月 24 日 ， Charles Darwin ， （ 18091882 ） 在 伦 敦 出 版 《 物 种 起源 》 ， 提出以自然选择学 说为核心的进化理 论。
达尔文进化理论要点

物种是可变的，进化是逐渐和连续的； 地球上现有的物种源于共同的祖先（生 物进化一元论）； 生存斗争和自然选择； （进化的主要机制）
生物进化论
王淑芳 袁金铎 马秀灵 张学杰
生物科学对整个自然科学最重要的， 最值得骄傲的贡献就是进化思想和进化 理论。
进化论是生物科学的 核心 理论，是生 物学中最大的统一理论，是生物学的哲 学，生物学各学科无不贯穿进化的思想。
主要参考书目
• 沈银柱. 进化生物学.高教出版社
• 张昀. 生物进化. 北京大学出版社 • 郝守刚，张昀等. 生命的起源与演化. 高教出版社 • 史蒂文· 琼斯著. 达尔文的幽灵―《物种起源》更新 版. 中国社会科学出版社 • 克里斯蒂安· 德迪夫著. 生机勃勃的尘埃―地球生命 的起源和进化. 上海科技教育出版社 • 詹腓力著. 审判达尔文. 中央编译出版社
• 麦瑞尔· 戴维斯著. 达尔文与基要主义. 北京大学出版 社
相关网站 www.dinosaur.net.cn www.nju.edu.cn www.scichina.com www.cug.edu.cn
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中科院南京地质古生物研究（南古所）
饮食、遗传基因多态性和环境中的化学物 质的作用，均可导致DNA的甲基化状态改
变 。饮食中的蛋氨酸和叶酸是 DNA 甲基化
甲基基团的供体。如果饮食中缺乏叶酸，蛋 氨酸或硒元素，就会改变基因的甲基化状态， 导致神经管畸形、癌症和动脉硬化。
这种改变是可以遗传的。
在基因组中除了DNA和RNA序列以外，还有 许多调控基因的信息，它们虽然本身不改变 基因的序列，但是可以通过基因修饰，蛋白 质与蛋白质、 DNA 和其它分子的相互作用， 而影响和调节基因的功能和特性，并且通过 细胞分裂和增殖周期影响遗传。
性的进化，都是以适应环境为标准的 。
3、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。其主要研究对象为生物 界的系统发展，重点是研究生物如何由简单向 复杂的发展过程。
4、进化生物学
进化生物学是研究生物进化的过程以及进化
的原因、机制、速率和方向的科学。
进化发育生物学
学习进化理论的意义
表观遗传（Epigenetics）是指DNA序列不发 生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变， 即基因型未发生变化而表型却发生了改变，且 这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递。 主要从以下三个层面上调控基因的表达： DNA修饰 蛋白修饰 非编码RNA的调控
基因组印迹是指来自父方和母方的等位基因 在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰， 使带有亲代印迹的等位基因具有不同的表达特 性，这种修饰常为 DNA 甲基化修饰，也包括组 蛋白乙酰化、甲基化等修饰。在生殖细胞形成 早期，来自父方和母方的印迹 (一般 )将全部被 消除，父方等位基因在精母细胞形成精子时产 生新的甲基化模式，在受精时这种甲基化模式 还将发生改变；母方等位基因甲基化模式在卵 子发生时形成，因此在受精前来自父方和母方 的等位基因具有不同的甲基化模式。
从此创世与进化一直成为人们热衷讨论的 重要主题之一，达尔文及其学说也一直是人 们关注的焦点和争论的核心。在科学史上， 没有任何一位科学家能比达尔文受到更多的
关注和批评，也没有任何一个科学理论能像
进化论这样在社会公众之间引起了如此大的
反响。
受《物种起源》中 达尔文进化理论的启 示，赫胥黎（Huxley T H）根据他研究的人类 头骨化石等资料，大 胆地提出“人类是和 猿类由同一个祖先分 枝而来”，即人猿同 祖论。