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生物进化专题,现代生物进化理论,生物进化的证据,生物进化的历程,生物进化学说,一、生物进化的证据,古生物学上的证据,胚胎学上的证据,比较解剖学上的证据,历史,生物化学上的证据,1.胚胎学上的证据胚胎比较,图中的胚胎有何特点？,在发育初期都有鳃裂、尾、肢芽；到了发育晚期，除鱼以外，其他动物和人的鳃裂都消失了，人的尾也消失了。,鱼蝾螈龟鸡猪牛兔人,胚胎学上的证据结论,这些特点说明了什么？,这些脊椎动物和人都是由共同的古代原始祖先进化而来的，它们之间存在着或远或近的亲缘关系。,返回,古代的原始祖先生活在水中。,人是从有尾动物进化而来的,陆生脊椎动物由水生的鱼类进化而来,图中各动物的器官有何异同？,发生上有共同来源，在形态和功能上不完全相同的器官（同源器官）,2、比较解剖学上的证据,比较解剖学上的证据结论,这些异同点说明了什么？,这些器官所在部位和结构组成相似，说明它们的起源相同。凡是具有同源器官的生物，都是由共同的原始祖先进化而来的。,痕迹器官：生物体内某些功能已经基本消失但仍然存在的器官。如人的盲肠、阑尾。蟒蛇后肢骨的残余说明其起源于有四肢的动物。,返回,3.生物化学上的证据,请比较8种生物与人的细胞色素C的氨基酸组成差异，你可以得到怎样的结论？,结论：生物亲缘关系越近，细胞色素C的氨基酸组成越相似；反之，亲缘关系越远，氨基酸组成的差异就越大。,细胞色素C是一种非常重要的蛋白质，它是由104个氨基酸组成的。,返回,古生物学上的主要证据是化石，化石是生物进化最可靠的证据之一。,云南的昌门龙体长11米，高4米多，从来没有人见过恐龙，怎么会知道得这么清楚呢？,4、古生物学上的证据化石,化石:就是地层中的古代生物的遗体、遗迹或遗物。,古生物学上的证据马的进化,此图说明了什么？,现代马是由始祖马，经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。,各阶段的马有何特点?,古生物学上的证据（化石）始祖鸟,1861年，德国考古人员发现了一种奇特的生物化石。这种化石残留有翅膀，嘴里有牙齿，翅膀前段有爪，并有像蜥蜴一样的、由多节尾椎骨组成的长尾。人们称它为始祖鸟。,各个地层中的化石,低等鱼类、软体动物、三叶虫等,鱼类,两栖类、昆虫类,爬行类,人类、哺乳类、鸟类,早期形成地层,晚期形成地层,它在地质层中的分布有何规律？,在越早形成的地层里，成为化石的生物越简单，越低等；在越晚形成的地层里，成为化石的生物越复杂，越高等。,这种分布规律说明了什么？,证实了现代的各种生物是经过漫长的地质年代逐渐进化而来的；揭示了生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。,练习1：,始祖鸟化石,始祖鸟复原图,爬行类无翅膀但有爪，嘴里有牙齿，今在国外发现始祖鸟化石，有翅膀，但翅尖有爪，嘴里也有牙齿，这说明什么问题？,鸟类是从古代爬行类进化而来。,又有国内辽宁发现的孔子鸟，与始祖鸟的区别是嘴里没有牙齿，试分析孔子鸟与始祖鸟谁要更进化一些？,孔子鸟化石,孔子鸟复原图,孔子鸟,练习2：,种子植物的特征是有种子，而蕨类植物则无，今发现有种子蕨化石，蕨类植物却有种子着生，说明什么问题？,种子蕨化石证明了种子植物和蕨类植物在进化上有着密切的亲缘关系。,35亿年前：蓝藻（蓝细菌）出现于浅海环境，开始光合作用，构建最早的生态系统。,20亿年前：蓝藻等细菌的多样性得到发展，开始出现真核生物。大气中氧气比例达到1%。,二、生物进化历程,6亿年前：海洋中一些低等生物：各藻类植物、各无脊椎动物；,5亿年前：海洋中出现了最早的脊椎动物（古代鱼类：甲胄鱼）；,4亿年前：由于地壳的剧烈运动，海水面积缩小，陆地面积扩大，原来生存在海洋中的藻类脱离海进化为原始的蕨类植物；海水减退，使陆地上的湖泊沼泽地增多，在干旱季节一些生活在湖泊沼泽中的鱼类为寻找食物爬上陆地，使古代鱼类进化产生原始两栖类；,2亿年前：陆地面积进一步扩大，干燥地候带也扩大，古代两栖类进化为适应陆地生活环境的原始爬行动物；,7千万年前：地球开始出现季节寒暑变化，出现了适应季节气候变化的鸟类和哺乳类；种子植物也繁盛起来。,二、生物进化历程,进化树,被子植物,两栖类,哺乳类,动物的进化顺序：植物的进化顺序：,藻类植物裸蕨植物蕨类植物裸子植物被子植物,注：植物较动物出现的早,适应辐射：,来自共同祖先的后裔，因适应不同的生活环境而分化成不同种类的现象。,三、生物的进化规律,细胞数量：单细胞到多细胞,三、生物的进化规律,器官结构和生理活动：简单到复杂,生活环境：水生到陆生,生物界向着多样化和复杂化方向发展。,生物进化是前进性发展的，从总的来说，不可逆。已经灭绝的物种也不可能重新出现,小结：重点谈到有关生物进化的一些证据，根据这些证据，我们要认识到：不同生物的来源有统一性；生物的演变有进化性；进化具有漫长性和顺序性；进化使生物产生多样性和亲缘性。思考：生物为什么能进化、生物进化的原因是什么？,生物进化学说,生物进化,自然选择学说,现代生物进化理论,个体,种群,同种,遗传变异,过度繁殖,小种群,地理隔离,生存斗争,适者生存,不适者淘汰,基因频率改变,遗传变异,自然选择,过度繁殖,遗传变异,新物种,生存斗争,生物多样性,新物种,生殖隔离,拉马克学说和达尔文的自然选择学说,主要内容,拉马克学说,达尔文的自然选择学说,地球上所有生物都不是神造的，而是由更古老的生物进化而来的,生物是由低等到高等逐渐进化的,生物各种适应性特征的形成是由于用进废退和获得性遗传,过度繁殖：各种生物能产生很多后代,生存斗争：生物与生物、环境进行生存斗争,遗传变异：生物繁殖过程中，既有遗传又有变异,适者生存：生存下来的生物都是对环境适应的，被淘汰的生物都是对环境不适应的,拉马克学说和达尔文的自然选择学说,意义,拉马克学说,达尔文的自然选择学说,拉马克学说和达尔文的自然选择学说,缺陷,拉马克学说,达尔文的自然选择学说,1、进化论的奠基人-拉马克他在18世纪初提出了用进废退的进化学说：环境的改变是导致生物进化的原因。环境改变了，生物的生活方式也要跟着变，有的器官由于经常使用而发达起来，有的器官则由于长期不使用而萎缩退化了。,拉马克认为长颈鹿的进化是因为草地退化后要吃树叶，当然颈长的有优势，它们想要长颈，于是天天使劲地将颈伸长，终于形成了现在的长颈鹿。,一、达尔文与进化论的创立,拉马克的用进废退学说虽有一定道理，但事实上由于使用而发达起来的器官特征并不能遗传给后代。达尔文通过几十年的观察分析，终于在1859年出版了物种起源一书，提出了自然选择学说。,2、达尔文的自然选择学说,二、自然选择学说的基本内容,1、遗传变异,3、生存斗争,4、适者生存,2、繁殖过剩,1、遗传变异：1遗传变异.asf生物产生的后代会发生变异，产生各种不同于亲代的性状！,生物的变异有的比亲代更适应环境，有的却不适应环境！,1、遗传变异：,达尔文指出：有的变异能遗传，有的变异不能遗传。,可遗传变异是生物进化的内在因素，是自然选择发生作用的基础,荚迷,鱼群,人可能是繁殖能力最小的！一对夫妻最多的能产生十几个子女。若以每对夫妻平均生三个子女，平均30年传递一代计算，每隔50年人口就将增加一倍。只需数百年时间世界人口就将达到几万亿人，显然，这是不可能的！动物、植物和微生物的繁殖能力比人强很多很多倍！若全部后代都能成活下来，只要很短时间就会超出环境的承受能力！,过度繁殖2过度繁殖.asf,3、生存斗争：3生存斗争.asf,生物的生存资源有限，要生存就必须与无机环境、异种及同种的其他个体进行斗争！自然选择是通过生存斗争来实现的,4、适者生存4生物的适应.asf,适应是自然选择的结果,三、自然选择的作用,1、通过自然选择，产生了生物的适应性,长颈鹿的始祖,现代长颈鹿,实例：长颈鹿的进化,长颈鹿始祖,达尔文认为长颈鹿的进化原因是：长颈鹿产生的后代超过环境承受能力（）；它们都要吃树叶而树叶不够吃（）；它们有颈长和颈短的差异（）；颈长的能吃到树叶生存下来，颈短的却因吃不到树叶而最终饿死了（）。,过度繁殖,生存斗争,遗传变异,适者生存,三、自然选择的作用,1、通过自然选择，产生了生物的适应性,2、通过自然选择，产生了生物的多样性,过度繁殖,有限的生活条件,生存斗争,适者生存,生物新类型出现,自然选择：适者生存、不适者被淘汰的过程。,总结：达尔文的自然选择学说,3、按达尔文进化学说，下列叙述正确的是（）A、生活在地穴水井中的盲螈，因长期不用眼睛而失去视觉。B、食蚁兽的长舌是因为长期甜食树缝中的蚂蚁反复不断伸长所致。C、鹿和狼在长期生存斗争中相互进行选择，结果发展了自己的特征。D、春小麦连年冬种可以变成冬小麦，这是环境影响的结果。,C,练习：,4、长期使用某种农药，会发现灭虫效果越来越差，这是因为有些害虫产生了抗药性。害虫产生抗药性的原因是：（）,（A）害虫对农药进行选择的结果；,（B）定向变异的结果；,（C）遗传的结果；,（D）农药对害虫的抗药变异进行选择的结果。,5、对达尔文自然选择学说的不正确理解是：（）,（A）变异一般是不定向的；,（B）选择是不定向的；,（C）可遗传的变异是生物进化的基础；,（D）生物的有利变异经过长期的自然选择和积累就可能产生出生物的新类型。,D,B,A,现代生物进化理论,达尔文以后进化理论的发展：,性状水平,基因（分子）水平,以生物个体为单位,以种群为基本单位,形成以自然选择学说为基础的现代生物进化理论。,认识到了遗传和变异的本质获得性遗传的观点，已经被多数人摈弃。,四、现代生物进化理论,达尔文的自然选择学说很好地解释了生物的适应性。但限于当时的科技水平无法解释遗传变异的原因，而且仅限于对生物进化个体的分析，因而对于生物的多样性尤其是高等生物和低等生物并存的现象无法作出圆满的解释。,现代生物学家吸取了达尔文自然选择学说的精华部分，运用现代遗传学、生态学、物理、化学方法对生物的进化进行分析，提出了现代的生物进化理论。现代生物进化理论的基本内容也有四点：,1、种群的概念：种群是生活在一定自然区域的同种生物的全部个体，是生物繁殖的基本单位。个体间彼此交配，通过繁殖将自己的基因传递给后代。实现基因交流。,生活在这里的每一种动物、植物和微生物都构成一个种群。生物个体通过繁殖将自己的基因传递给后代。,（一）种群是生物进化的基本单位,种群,、基因库：种群全部个体所含的全部基因。其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分。,这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了种群的基因库。它们各自的基因都是基因库的一部分。个体数目越多，个体间的差异越大，基因库也就越大。,3、种群基因频率和基因型频率,基因频率是某种基因在某个种群中出现的比例。,基因型频率是某种特定基因型的个体站群体内全部个体的比例。,前者是某个体基因数占全部基因数的比例，后者是某基因型个体数占群体总数的比例。,7、据调查得知，某学校的学生中各血型的比率如下：IAIA20%IAi30%IBIB10%IBi20%IAIB10%ii10%计算IA、IB、i的基因频率。,IB=25%,IA=220+30+10/（1002）=40%,i=35%,练习：,（1）进化的原材料：可遗传变异，包括基因突变、基因重组、染色体变异等，其中以突变居首位,（2）突变率和突变数,突变率：突变体占观察的总个体数的比率突变数：种群中每代产生的基因突变的数量是很大的，并通过繁殖得到积累，成为基因频率改变的基础。,（3）突变和环境的关系：突变的有利和有害不是绝对的，它取决于生物的生存环境。,（二）突变为生物进化提供原材料,（4）突变和基因重组的关系：有性生殖突变等位基因基因重组多种基因型种群出现大量可遗传变异,（5）结论：突变、基因重组使种群出现大量可遗传变异，且不定向，只能作为原材料供选择，不能决定生物进化的方向。,练习8,果蝇是常用的遗传学研究的试验材料，据资料显示，果蝇约有104对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有107个个体。请分析回答以下问题：（1）该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的_。（2）假定该种群中每个基因的突变率都是10-5，那么在该种群中每一代出现的基因突变数是。,（三）自然选择主导生物进化的方向,（1）过程：,（2）选择的手段：生物的过度繁殖与有限的生活条件之间的矛盾，必然引起和加剧生存斗争。自然选择是通过生存斗争来实现的。,种群中产生变异（不定向）,自然选择定向,不利变异淘汰有利变异积累,基因频率定向改变,生物朝一定方向进化,（3）选择的结果：适者生存、不适者淘汰,练习9：,A,（四）隔离导致新物种的形成,1、物种和种群的比较,联系一个物种可以包括许多种群，同一个物种的多个种群之间可以存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同亚种，进而可能形成多个新物种。,2、地理隔离和生殖隔离,2、地理隔离和生殖隔离,一个种群,地址变迁,几个小种群,地理隔离不能相遇无法交配,基因交流停止,各自环境选择,各小种群朝不同方向进化,形成,各自的基因库和基因频率,几个亚种,若干个种群,生殖隔离,若干新物种,2、地理隔离和生殖隔离,2、地理隔离和生殖隔离,二者关系,若仅有地理隔离，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一起。地理隔离是物种形成的量变阶段，而生殖隔离是物种形成的质变阶段。只有地理隔离而不形成生殖隔离，不能产生新物种，只有出现生殖隔离才形成新物种。生殖隔离保证了物种间的不可交配性或后代不育性，从而也保证了物种的相对稳定性。,（1）主要方式渐变式,3、物种形成的两种方式,（2）爆发式：在很短时间内即可形成，如自然界多倍体的形成。,物种A物种B,杂交,杂种植物,异源多倍体（新物种）,染色体加倍,4、物种形成与生物进化,二者关系：,生物进化的实质是种群基因频率的改变。这种改变可大可小，