现代生物进化理论的由来

远去了“贝格尔”的帆影无涯是进化论的航程拨开那亿万年的迷雾寻觅着生命史的真容,第七章现代生物进化理论,第1节现代生物进化理论的由来第2节现代生物进化理论的主要内容一种群基因频率的改变与生物进化二隔离与物种的形成三共同进化与生物多样性的形成,第1节现代生物进化理论的由来,“嘴鹤鳗鱼”像仙鹤一样有长脖子和长嘴。在嘴里面，有密集的细小的牙齿，它们的主要捕食对象是小虾，长脖子和长嘴保证了捕食的灵活和准确。,2.从进化角度，解释这种适应是怎样形成的?,1.枯叶蝶的翅很像一片枯叶，这有什么适应意义?,3.同一环境中不乏翅色鲜艳的蝴蝶，这与你刚才所做的解释矛盾吗?如果有，又该如何解释?,问题探究：P110,这是拟态现象，使枯叶蝶不易被天敌发现。,2.枯叶蝶的祖先种群中出现翅似枯叶的变异个体后，由于这种变异是可遗传的有利变异，这种变异的个体生存和留下后代的机会多，久而久之，使这类蝴蝶具有翅似枯叶的适应性特征。,3.这与对枯叶蝶适应性的解释看似矛盾。其实，翅色鲜艳的蝴蝶可能具有其它防御敌害的适应性特征，如翅上有类似猛禽眼睛的眼斑，等等。,常见的适应具体表现有哪些?,冬天的雷鸟,保护色:动物外表颜色与周围环境相类似,夏天的雷鸟,警戒色：是指某些有恶臭和毒刺的动物所具有的鲜艳色彩和斑纹。可以使敌害易于识别，避免自身遭到攻击。,箭毒蛙,枯叶蝶,拟态：是指一种生物在形态、行为等特征上模拟另一种生物，从而使一方或双方受益的生态适应现象。,竹节虫,神创论,地球上各种各样的生物是如何形成的?,特创论“上帝造人”“女娲造人”进化论,关于生命起源的几个假说,神创论“上帝造人”“女娲造人”自生论“腐肉生蛆”宇宙生命论新自生论（或化学进化说）,生物为什么会进化？生物进化的实质是什么？生物进化有什么规律？,拉马克(L.B.Lamarck)17441829,一、拉马克的进化学说,拉马克：法国博物学家，最先提出生物进化的学说，是进化论的倡导者和先驱。他一生勤奋好学，坚持真理，与当时占统治地位的物种不变论者进行了激烈的斗争，受到了他们的打击和迫害。一生是在贫穷与冷漠中度过，晚年双目失明，病痛折磨着他，但他仍顽强地工作，借助幼女笔录，坚持写作，把毕生精力贡献于生物科学的研究上。,拉马克最早提出“进化论”的概念(动物学的哲学,1809)。拉马克认为：生物是进化的，生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退与获得性遗传。即：动植物生存条件的改变是生物变异产生的根本原因，环境引起的变异具有一定有利倾向（定向）而且可遗传给后代的。,1.所有生物都不是神创造的，而是由_进化；2.生物是由_到_逐步进化而来的；3.生物各种适应性特征的形成都是由于和_。,拉马克的进化学说,更古老的生物,低等,高等,用进废退,获得性遗传,用进废退：是指动物器官越用越发达；废而不用则退化。获得性遗传：由于环境影响或用进废退所获得的变异性状，可以通过繁殖遗传给后代。,拉马克认为生物进化原因:是“用进废退”；是“获得性遗传”,环境变化动物需要变化动物习性改变机能改变形态构造发生改变(用进废退、获得性状遗传、定向变异),食蚁兽的舌头之所以细长，是长期舔食蚂蚁的结果。,拉马克的用进废退学说,鼹鼠的眼睛因为长期不用而退化。,鼹鼠,按照用进废退法则推理未来人是怎样的？,“用进废退学说”提出了生物是进化的，但用进废退和获得性遗传则缺乏事实依据，大多来自于主观推测。,对用进废退学说的评价,请评价拉马克的进化论,先进之处（优点）不足之处,最早提出“进化”,获得的性状不一定能遗传,自然选择学说创立者达尔文,他把一生都奉献给了他喜爱的科学，这位19世纪伟大的博物学家、生物学家逝世时73岁,早期学习神学。热衷于收集矿石和生物标本，在课余结识了一批优秀的博物学家，从那里接受了科学训练。1831年1836年随贝格尔号绕地球一圈，沿途考察地质和动植物。,达尔文,达尔文：贝格尔号之航,业余爱好者著名的博物学家虔诚的基督教徒无神论者,达尔文(1809-1882)，1809年2月12日，达尔文出生在英国的施鲁斯伯里。祖父和父亲都是当地的名医，家里希望他将来继承祖业，16岁时便被父亲送到爱丁堡大学学医。但达尔文从小就热爱大自然，尤其喜欢打猎、采集矿物和动植物标本。进到医学院后，他仍然经常到野外采集动植物标本。父亲认为他“游手好闲”、“不务正业”，一怒之下，于1828年又送他到剑桥大学，改学神学，希望他将来成为一个“尊贵的牧师”。达尔文对神学院的神创论等谬说十分厌烦，他仍然把大部分时间用在听自然科学讲座，自学大量的自然科学书籍。热心于收集甲虫等动植物标本，对神秘的大自然充满了浓厚的兴趣。,1828年的一天，在伦敦郊外的一片树林里，一位大学生围着一棵老树转悠。突然，他发现在将要脱落的树皮下，有虫子在里边蠕动，便急忙剥开树皮，发现两只奇特的甲虫，正急速地向前爬去。这位大学生马上左右开弓抓在手里，兴奋地观看起来。正在这时，树皮里又跳出一只甲虫，大学生措手不及，迅即把手里的甲虫藏到嘴里，伸手又把第三只甲虫抓到。看着这些奇怪的甲虫，大学生真有点爱不释手，只顾得意地欣赏手中的甲虫，早把嘴里的哪只给忘记了。嘴里的那只甲虫憋得受不了啦，便放出一股辛辣的毒汁，把这大学生的舌头蜇得又麻又痛。他这才想起口中的甲虫，张口把它吐到手里。然后，不顾口中的疼痛，得意洋洋地向市内的剑桥大学走去。这个大学生就是查理达尔文。后来，人们为了纪念他首先发现的这种甲虫，就把它命为“达尔文”。,达尔文趣事,英国政府组织了“贝格尔号”军舰的环球考察，达尔文经人推荐自费搭船，开始他著名的5年航海旅程，于1836年10月回到英国。在历时5年的环球考察中，达尔文积累了大量的资料。回国之后，他一面整理这些资料，一面又深入实践，同时，查阅大量书籍，为他的生物进化理论寻找根据。1842年，他第一次写出物种起源的简要提纲。1859年11月达尔文经过20多年研究而写成的科学巨著物种起源终于出版了。在这部书里，达尔文旗帜鲜明地提出了“进化论”的思想，说明物种是在不断的变化之中，是由低级到高级、由简单到复杂的演变过程。这部著作的问世，第一次把生物学建立在完全科学的基础上，以全新的生物进化思想，推翻了“神创论”和物种不变的理论。物种起源是达尔文进化论的代表作，标志着进化论的正式确立。,科学著作：物种起源,1860年6月30日，物种起源发表后不久在牛津大学举行了一场著名的论战:,我宁愿来自猴而不愿来自以文化和口才为偏见和谎言服务的文化人!,究竟是从你的祖父一族还是你的祖母一族的猴子传承而来的？,牛津主教韦尔伯福斯,赫胥黎,二、达尔文的自然选择学说,事实1：生物都有过度繁殖的倾向,事实2：物种的个体数能保持稳定,事实3：资源是有限的,推论1：个体间存在生存斗争,事实4：个体间普遍存在差异（变异）,事实5：许多变异是可以遗传的,推论2：具有有利变异的个体生存并留下后代的机会多,推论3：有利变异逐代积累，生物不断进化成新类型,大风大浪,淘汰,过度繁殖,变异遗传,生存斗争,适者生存,自然选择,原始昆虫,有翅力大,有翅力小,无翅,生存,生存,有翅力大,无翅,1.自然选择学说的主要内容,过度繁殖,生存斗争,遗传变异,适者生存,自然选择,例：长颈鹿的进化,长颈鹿的祖先,生存斗争,不适者被淘汰,适者生存,遗传积累,现代长颈鹿,鳕鱼的年产卵量是500万粒。有人计算过,如果鳕鱼所产的卵全部能孵化长大成鱼,那么不出6年,整个大西洋就会被鳕鱼塞满。,过度繁殖,各种生物都有极强大的生殖力。但是自然界中各种生物的数量在一定时期内都会保持相对稳定。,人可能是繁殖能力最小的！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！,各种生物都有极强大的生殖力。但是自然界中各种生物的数量在一定时期内都会保持相对稳定。,过度繁殖,一对家蝇繁殖一年，若每代1000个卵，如果后代不死亡，后代可以把整个地球覆盖2.54cm之厚。,生物个体之间进行的相互斗争，以及生物与无机自然环境之间的斗争，赖以维持个体生存并繁衍种族的自然现象。,生物为争夺有限的生活条件,产生生存斗争的原因,生物大量死亡，少量存活。对生物个体往往有害，但对生物物种是有利的。,生存斗争产生的结果,种内斗争种间斗争生物与非生物之间的斗争,生存斗争范畴,（食物、水、空间、配偶、阳光等）,生物个体间普遍存在差异（变异),许多变异是可遗传的。,生物的变异有的比亲代更适应环境,有的却更不适应环境,即变异是不定向的。,遗传变异,用进废退？物竞天择？,拉马克,达尔文,达尔文的自然选择学说,达尔文把适者生存，不适者被淘汰的过程叫做自然选择。,2.自然选择学说中四个主要内容之间的关系,（1）过度繁殖促进了生存斗争,（2）生存斗争是自然选择的动力，促进了进化,（3）遗传变异是基础（是生物进化的内在因素）,变异：是不定向的，为选择提供了原材料,遗传：可使微小的有利变异得到积累而发展成为显著的有利变异,（4）自然选择决定生物的进化方向（自然选择是定向的）；适应是自然选择的结果。,达尔文的自然选择学说,过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存,1.内容,2.评价,(1)能科学地解释生物进化的原因,局限性,(2)能科学地解释生物的多样性和适应性,科学性,对生物遗传和变异的本质，不能做出科学的解释；对生物进化的解释也局限于个体水平。,用拉马克进化学说解释一下长颈鹿为什么脖子长？,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。,结合自然选择学说的解释模型，利用达尔文的自然选择学说的观点解释长颈鹿为什么脖子长？,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（）。,适者生存,过度繁殖,生存斗争,遗传变异,适者生存,达尔文自然选择学说的评价,积极意义：,局限性：,1.解释生物进化的原因2.揭示生物多样性的原因3.解释生物适应性的形成（拟态、保护色、警戒色）,1.对于遗传和变异的本质不能作出科学解释2.对生物进化的解释局限于个体水平3.强调物种形成都是渐变的结果，无法解释物种大爆发现象,下图是长期使用某种农药后，害虫数量随时间变化的曲线图。请用达尔文的观点解释这种现象。,生物变异,自然选择,新种形成,现代生命科学乃至哲学的基石,自然选择学说,达尔文自然选择学说,用达尔文的自然选择学说的四个要点填空：自然选择的基础是：_自然选择的内因是：_自然选择的手段是：_自然选择的结果是：_,生存斗争,遗传变异,适者生存，不适者被淘汰,过度繁殖,自然选择学说的科学性,科学地解释。科学地解释生物的性和性。给神创论和物种不变论给予致命打击，为主义提供有力武器。,生物进化的原因,多样,适应,辨证唯物,三大发现,比较,两个进化学说的比较,主要区别：进化原因拉马克用进废退，获得性遗传达尔文遗传变异是内因，自然选择进化,局限性,对生物遗传和变异的性质，自然选择对遗传和变异如何起作用等问题，不可能做出本质上的说明，对生物进化局限于个体水平。,自然选择学说的局限性,自然选择学说的局限性,材料一：许多重要性较低、不至于影响生物生存的器官或特征仍有其特定功能，如眉毛、头发、人喜怒哀乐的表情、人语言的能力和人的长相。缺乏这些器官或特征并不足使生物成为不适者而灭亡。,自然选择学说的局限性,材料二：1984年在我国云南澄江发现了闻名于世的澄江动物化石群。澄江动物化石群向人们展示了各种各样的生物在寒武纪里大爆发式的出现，动物的演化要比今天快得多，动物新的构造模式或许能在“一夜间”产生。现在生活在地球上的各个动物门类当时几乎都已经存在，只是处于非常原始的状态。达尔文认为生物的有利变异经过长期的自然选择和积累、加强可能产生生物的新类型，但是此材料表明许多新物种的产生不是微小的变异漫长的积累，而是呈现为大爆发式地出现。,材料三：生物群落中，个体之间不仅有激烈的生存斗争，也有和谐的合作。小鸟会帮助鳄鱼清除牙缝中的肉，母狮子会合作哺乳别的幼狮子，老斑马甚至在群体被狮子追逼的时候迎上去，以自杀来保护群体。达尔文认为生存斗争是生物进化的动力，但是本材料表明，生物群落中不仅有生存斗争，还有广泛的互助、全面合作，通过互助和合作使微弱小的个体得以生存，从而使“不适者也生存”。,自然选择学说的局限性,材料四：许多学者从基因突变发生的几率出发，计算出了产生新物种的概率，发现小得惊人。美国生物化学家贝希以血液凝固的一系列生物化学机制为例，讲述如此复杂精密的生命现象不可能是进化出来的。其中一个蛋白（TPA）产生的几率是1/10的18次幂，至少需要100亿年才能发生。如果同时进化出和它相互作用的蛋白，几率就是1/10的36次幂他说：很可惜，宇宙没有时间等待。,自然选择学说的局限性,完善,进化理论的“进化”,形成以自然选择为核心的现代生物进化理论认清遗传变异的本质，摒弃获得性遗传以种群为生物进化的单位,三、达尔文以后进化理论的发展,性状水平,深入,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。,三、达尔文以后进化理论的发展,（1）遗传和变异：,以自然选择为核心的现代生物进化理论,性状水平,基因水平,（获得性遗传已被大多数学者摒弃）,（2）自然选择的作用：,个体单位,种群单位,现代生物进化理论的主要内容,种群是生物进化的基本单位突变和基因重组产生进化的原材料自然选择决定生物进化的方向隔离导致物种形成,1一只雌蛙能产卵40005000个，卵受精后只有510能发育为成体。达尔文对这一事实的解释是（）A过度繁殖B生存斗争C遗传和变异D自然选择2达尔文进化学说的中心内容是（）A适者生存B过度繁殖C生存斗争D自然选择学说3生物进化的内因是（）A过度繁殖B生存斗争C遗传和变异D适者生存4最先提出生物进化学说的科学家是（）A达尔文B孟德尔C拉马克D摩尔根,B,D,C,C,反馈评价:,5对达尔文自然选择学说的正确理解是（）环境改变使生物产生适应性的变异可遗传的变异是生物进化的基础变异是不定向的变异是定向的变异经过长期的自然选择和遗传积累就可能产生出生物的新类型ABCD,B,在远离大陆的印度洋南部的克格伦岛，岛上经常刮大风。达尔文发现这里的昆虫有两种类型：一类是翅非常发达，一类是无翅或翅小不能飞翔，并指出上