第五章.遗传与进化

露西与人
原始人类的发展 1. 能人：早期猿人，人属的第一个早期成员。 生活在180-100万年前。其脑容量增大，平 均为656ml，牙齿缩小，穴居，使用石器。
2. 直立人：晚期猿人，生活在约150-20万年前。 其脑容量850-1060ml，齿弓呈抛物线型。能 制各式石器，能控制用火，洞穴生活，群婚 制。 3. 早期智人：生活在约25-5万年前，旧石器时 代中期。其脑容量1175-1400ml，能制较好 石器，能人工取火，狩猎巨兽，母系氏族。
F2：A = p2+ 1/2 ×2pq=p(p+q)=p a = q2+ 1/2 ×2pq=q(p+q)=q
第二节、生物进化的证据



比较解剖学证据 胚胎学证据 古生物学证据 生化与分子生物学证据
比较解剖学证据

同源器官（homologous organ） 具有相同的 胚胎发育历程 痕迹器官（rudimentary organ） 保留有祖先的 遗传基础 同功器官（analogous organ） 执行相同的功能， 但来源不同
从猿到人的后期代表，已知人科的第一个 早期成员。头骨圆隆，脑容量430530ml。犬齿小，枕骨大孔的位置与现 代人相近，髋骨为直立势。南方古猿演 变的两个主要分支：粗壮型和纤细型南 方古猿。 纤细型南方古猿的典型代表——320万 岁的“露西少女” 粗壮型南方古猿据今180-240万年，由 于其朝粗壮方向发展太厉害，最后绝灭 了。
猪、牛、羊 担子菌 子囊菌 蚕 蛾 酵母
鲨
牛蛙
果蝇
锯蝇
面包霉
细胞色素c分子进化树
（数字表示氨基酸的差异）
第三节 物种起源
生命在地球上已存在38亿年之久，
自其诞生之日起就不停息地变化，在
变化中延续、演进。 这是一个真实、漫长、仍未终止的历 史过程。
原始气体冷凝 汇流成海洋
生 命 起 源 模 式
镰刀型贫血
谷氨酸
颉氨酸
——血红蛋白β链基因突变
半胱氨酸
精氨酸
——血红蛋白β链基因突变
二、遗传的保守性——
哈代－温伯格平衡（Hardy－wenberg epuilibrium）定律
种群与基因库

种群：在一定的时间占据一定的空间的 同种生物的自然组合。 基因库：孟德尔种群内，全部个体的基 因型的总和。
1978年出生的个体 喙的尺寸增大4％。 1985年出生的地雀的喙比前的减小2.5％！

早期变化： 1977－1978年， 达夫涅岛持续干旱——食 物短缺——种群数量剧烈下降 种群内有喙形大小显著变异的个体 死亡率：喙小的类型 > 喙大的类型

后期变化： 1982年，厄尔尼诺现象——气候逆转 1983年，食物充足：小坚果比例增大。
200万年前的石器
北京直立人头盖骨
人类颅骨的进化
400
1000
500
1175
1400
道 森 曙 人
现代人的起源地： 有些学者根据在非洲南部和我国都发现较
多的古人类化石的事实提出，上述两地是人类
起源的两个中心。有的学者主张土著原始人进
化为现代人的多地区起源学说。但多数人类学
家赞成一元论，即非洲起源说。他们主张人类 最早起源于非洲南部和东部，以后逐渐迁移到 其它大陆。
火山爆发和闪电 的能量使气体合 成简单有机物 溅到岩石上的氨 基酸聚合成肽链 又重新回到水中
各种大分子进化 成原核细胞和真 核细胞
真菌
子囊菌
植物
双子叶植物
动物 脊椎动物
节肢动物 单子叶植物 裸子植物 环节动物 原索动物
生 物 进 化 树
担子菌
苔藓 软体动物 棘皮动物 线虫 绿藻
接合菌 褐藻 粘液菌

哈代－温伯格平衡（Hardy－ wenberg epuilibrium）定律

在稳定无外力的环境条件下，一个无限大的， 完全随机交配的种群中，其基因型的频率或总 的基因频率在后代中保持不变。
亲代：AA, pA qa F1：= p2AA+2pqAa+q2aa=1 aa 频率：p+q=1
pA pA× pA qa × pA qa pA× qa qa × qa
动物
差异数
大猩猩 长臂猿 罗 猴
狗
牛
白鼠
袋鼠
蛙
七鳃鳗
1
2
8
15
25
27
37
46
125
家兔对人血清的抗血清与动物血清的滴定比值以对人血清的滴定值为100
动物 比值
黑猩猩 大猩猩 长臂猿 狒狒
蜘蛛猴 狐猴
食蚁兽
猪
97
92
79
75
58
37
17
8
分 子 生 物 学 例 证
人、猿 兔
猴
企鹅 鸡、鸭 龟 金枪鱼 鲤 七鳃鳗 豆 芝麻 小麦 蓖麻 向日葵
气候改变了食物组成，食物组成使地雀的喙形 进化。

分子进化的中性学说
1.生物分子水平的突变大多是中性的 —— 中性突变 2.中性突变通过遗传漂变在群体中固定下来 —— 随机漂变 3.生物进化速率由中性突变速率决定 —— 分子进化速率
二、动物进化规律
适应辐射 趋同与平行 不可逆律 线系渐变与间断平衡
哺乳类的起源与演化
四、人类的起源与演化

现代人： 脊索动物门 脊椎动物亚门 哺乳纲 灵长目 猿猴亚目 人猿总科 人科 人属 智人种（Homo sapiens) 智人亚种（ Homo sapiens
sapiens ）

佩切伊的生命时刻表
星期一凌晨1分钟（60亿年前）：地球诞生 星期四清晨 （30亿年前）：出现生命 星期六下午 （2亿年前）：出现哺乳动物 星期天晚上11：45分（100万年前）：人类诞生 星期天午夜11：59分（1万年前）：人类进入文 明时代


痕迹器官
同 源 器 官
胚胎学证据
个体发育：胚胎发育、胚后发育。 系统发育：又称为种系发生，是生物种族 的发展史。 冯.贝尔法则： 种系特征发育阶段 个体性状歧化阶段 海克尔的生物发生律：

脊 椎 动 物 胚 胎 外 形 比 较
古生物学证据
中华龙鸟化石 发现于中国辽西北票上 园乡。 中华龙鸟的脊柱和体表 有着流苏一样的纤维状结 构，这种结构有可能是羽 毛的前身，它没有飞翔功 能，主要是保护皮肤和体 温。
系统树的形态变化为大进化形式的形象表示。
动 物 界 演 化 树
距今时间（亿年） 35 35—19 19—5.7 4.3 4 3.5 2.2 0.6 0.45 0.16
生物发展状况 生命起源 原核生物演化 真核生物出现 鱼类兴起并繁盛 两栖类出现 爬行类出现 出现原始哺乳类 从哺乳类分化出灵长类 从灵长类中分化出猿类和猴类 从猿类中分化出类人猿和猿人

新的适应性状整体在 同时一起发生，是大 的突变造就了“有希 望的怪物” 70年代调节基因的发 现支持了这一学说。
三、动物系统发育

系统树（phylogenetic tree）或进化树 （evolutionary tree） 现时生存的和过去存在过的生物之间的祖 裔关系（亲缘关系）可以形象地表示为一株树： 从树根到树顶代表时间向度，下部的主干代表共 同祖先，大小枝条代表互相关联的线系。
四大人种
人类已经特性化，人类智力 高度发达，但某些方面已特 化和退化；
人类一方面相互关爱，另方 面却反目杀戮； 人类目前已处于地理隔离阶 段，我们将继续进化和特化， 可能分化成不同的物种吗？ 可能被其它生物取代吗？
1967
人类 的 猫 叫 综 合 症
重复、倒位
2）、染色体数目的改变
整倍体
无籽西瓜
非整倍体
Down氏综合症 （21三体）
群体发病率1/650 症状: 眼裂小，舌常外伸并有舌裂， 掌纹异常，生长迟缓，智力低下 病因：47（2n+1),21号染色体多一条
2、基因突变
基因的结构发生改变，编码氨基酸 的DNA碱基发生变化，通常有碱基替换， 移码突变等。 三联体密码改变，编码的氨基酸、 蛋白质的结构功能随之改变。
用进废退
获得性遗传
达尔文的自然选择学说
生物变异
自然选择
新种形成
自然选择的实例
达尔文曾描述过加拉帕戈斯群岛达尔文地雀 的适应进化，但仍有人持怀疑态度。 1973年 ，格兰特（P.Grand） 加拉帕戈斯群岛达夫涅主岛 强壮地雀（Geospiza fortis）：喙小，适 于食小坚果。
强 壮 地 雀 － 自 然 选 择
陈丕基等研究人员在 1998年1月8日出版的英国 《自然》杂志上发表研究论 文，认为中华龙鸟是小型的 兽脚类恐龙。根据生物命名 法则，季强最初给它定的名 字“中华龙鸟”则依然使用。
根据对其产出地 层的深入研究，科学 家基本上把它确定为 白垩纪早期，距今大 约1亿3千多万年前。
生理与生化证据
各种动物与人血红蛋白质ß 链氨基酸组成差异数

大进化
A a1,
2, 3, 4, 1 ……
B
b 4 3, 2, ,
适 应 峰 学 说
飞跃或间断进化学说


飞跃进化：
间断进化：
在历史进程中，代表新类 型的形态变化在相对较短 的时间形成。 新类型只在面积较小、局 限而多变的地区发生。 所以在化石资料中难以找 到各大类群的中间状态， 出现间断。
扁形动物 海绵体
红藻 原口动物 鞭毛虫
原生生物
变形虫
草履虫 真细菌
原核生物
古细菌
生物的进化图示
一、物种及其形成方式

一）、物种及其定义
定义：一群与其他种群在生殖上隔离的繁 殖群体或繁殖种群。 生殖隔离： 配合前隔离：时间、空间、行为 配合后隔离：杂种不育

二）、形成方式
1、异域形成 特点：地理隔离为动因 基因流动完全被切断 两种类型：地理上大范围的分割后形成 小范围的生境变化而形成
世界人种
黄种人：分布于亚洲大 部，南北美洲，北极 白种人：分布在欧洲、 洲。皮肤淡黄至浅白 西亚、北非。皮肤 色，发黑直，体毛胡 浅白，发金黄，直 须少，面部宽，眼褐 或波状，体毛胡须 色，鼻中等宽，唇中 多，眼蓝色，鼻高， 等厚。 唇薄。 黑种人：分布在非洲 大部，南亚。皮肤 棕色人种：分布在澳 黑，发黑曲，体毛 大利亚、新西兰等大洋州。 胡须少，面部突出 皮肤棕黑或浅棕，体毛胡 大，眼褐色，鼻宽， 须多，面部突出大，眼褐 唇厚。 色，鼻宽，唇厚。
两栖类的起源与演化
爬行类的起源与演化
鸟类的起源与演化

起源于古爬行动物 （1）化石材料：
似爬行类特征： ①具牙齿 ②尾由18—21枚分离 的尾椎骨构成 ③前肢具有3枚分离 的掌骨，趾端具爪 ④肋骨无钩状突 ⑤腿和头部具有鳞片
似鸟类的特征： ①具羽毛 ②有翼 ③开放性骨盆 ④后足四趾，三 前一后 ⑤具有“V”锁骨

1、染色体畸变
是染色体结构或数目发生了异常变化 1）、结构变异： 缺失：正常染色体上某片段的丢失。 重复：染色体增加了部分片段。 倒位：染色体片段颠倒180度后再重接。 易位：非同源染色体之间产生部分片段的 交换。
缺失
第5号染色体 缺失 （短臂缺失） 患儿发 出咪咪声，耳 位低下， 智商仅20～ 40.

没有模式标本。但平均： 身高：1.65米 体重：60公斤 脑容量：1400毫升 静心跳：70次/分 有毛发，13~17年达性成熟
跗猴
羽尾树鼠句 修长懒猴
黑猩猩
安静时
笑脸(受
威胁时)
嬉笑(欢迎 一同嬉戏)
噘嘴(感兴趣)
类人猿和人类的进化树
人与猿的区别
南 方 古 猿
第一节 遗传变异与进化

达尔文：生物进化是自然选择 作用于生存能力、繁殖能力各 不相同的个体的结果。
近代：生物进化是种群遗传组成的变化， 起始点是形成不同基因型的个体。

一、遗传变异的来源
达尔文对变异的机理并不清楚。 Fisher (1930) 以数学模型证实，变异量 越大，进化越快。 Ayala（1965）的果蝇实验进行了验证。
原索动物的起源和演化

1、环节动物假说
2、棘皮动物假说 （1）胚胎发育——后口动 物； （2）中胚层形成方式—— 体腔囊； （3）棘皮动物的幼体短腕 幼虫和半索动物的幼体 柱头幼虫形态相似； （4）生化方面
倒置学说
早 期 脊 索 动 物 进 化 树
鱼类的起源与演化-1
鱼类的起源与演化-2
1、异域形成
时
间 强隔 障
弱隔障
2、同域ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ成


特点：没 有地理隔 离，生殖 隔离发生 在配合前。 动因：多 为寄主隔 离。
时
间
第四节 系统发育
分子进化 小进化 大进化
一、生物进化理论

拉马克的获得性遗传学说

达尔文的自然选择学说
中性学说

拉 马 克 的 获 得 性 遗 传 学 说