生物多样性与演化

生物多样性与演化思考『盖娅(Gaia)』与『生命(Life)

』思考『生物多样性』思考『植物的多样性分布』思考-达尔文和黑猩猩相似度99%!思考物种起源–生命、人从何而来？苏格拉底(Socrates)，470-399B.C.归纳法(Inductivemethod)：

类化(Generalization)与分类(Classification)的概念西方自然史家对生命史的观察与记述…亚里斯多德(Aristotle)384-322B.C.自然之梯，理型早期博物学家的观点蒲林尼(Plinius)“theElder”，23～79B.C.罗马时期的自然史…地理大发现的启示-1400-1600诺亚方舟有多少个房间？1627年代之世界地图样貌达尔文之前的生物学家们如何看待生命形式?布丰Buffon居维叶Cuvier林奈(C.Linnaeus,瑞典1758)的贡献:生物学命名的二名法(binomialsystemofnomenclature)Type(模式标本)的概念:holotype(正模标本),paratype布丰(Buffon)居维叶(Cuvier)林奈Linnaeus拉马克(Larmack)对生命形式的观点提出：生命形式可变(TransitionofOrganism)解释机制-后天获得性遗传(InheritanceofAcquiredCharacteristics)Larmack1744-1829明代记载的非洲长颈鹿达尔文(CharlesDarwin)的生命史观：1809-1882达尔文(CharlesDarwin,1809)的生命史观：生命经由天择(NaturalSelection)产生改变小猎犬号的航行之旅(VoyageoftheBeagle,1831-1836)加拉巴哥群岛达尔文雀-DarwinFinch【小猎犬号环球航行记】中的插图达尔文与雀鸟(影片2’19)天择与演化的适应者达尔文之后100年，1970年代普林斯顿大学的科学家彼得和萝丝玛莉．格兰特欲了解达尔文如何判定演化的机制，探究加拉巴哥达芙妮麦哲小岛的达尔文雀。该岛1977年遭逢旱灾之后，两种达尔文雀数量从1,300只降至300只，中型达尔文雀(主食种子)损失85%的族群。与1976年相比，有较大嘴喙族群增加6%，嘴喙增加0.5mm，平均深度增加4-5%。1984-1985年却出现反压力，大种子变少而小种子变多，因此造成对嘴喙较小者有利之生存条件。最适者为何？不同性状仅在不同时空环境下呈现有利，不一定是嘴喙巨大者恒为有利。天择作用在『生物的表现型』而不是个体之单一『基因』，故天择不会选择出所有适合性状。华莱士(AlfredWallace)的生物地理观与生命可变观对达尔文天择理论的贡献OntheOriginofSpeciesbyMeansofNaturalSelection(1859)天择说(NaturalSelection)所有生物都具有极高的生殖潜能。遗传变异存在族群中，随机出现(突变)。生存竞争(Darwinfitness)。适应值高者存活并延续遗传组成。天择(NaturalSelection)与物种形成生命的形式可改变，物种族群内存在变异，新的生命可经由演化产生，天择与适应是决定演化的主要机制。中性演化与遗传漂变(drift)亦在塑造生物多样性的生命史长河中参与作用。演化Evolution成功解释了生命的产生生命改变的机制生命的未来生物学或生命科学的基本问题终于得到解答?达尔文无法回答的事？(1859年)遗传的机制？生物演化如何在连续改变中达成？缺乏孟德尔现代遗传理论(1900年)的达尔文思想与无法自圆其说的矛盾新达尔文学说与现代演化生物学(Modernsynthesis,1930(neo-Darwinism))

GregorMendel,1822-1884物理学、数学、生物化学与分子生物学对演化生物学的贡献…孟德尔的遗传学理论Sutton的染色体学说ThomasMorgan的果蝇遗传研究演化生物学数学家费雪(Fisher)Modernsynthesis(neo-Darwinism)1930-Haldane,Wright&Fisher….在生物学上演化的贡献是无与伦比的-杜布蓝斯基

(NothinginBiologyMakesSenseExcepttheLightofEvolution)-Dobzhansky新达尔文主义(新综合理论)1950年代华生与克里克发现DNA结构，开启分子生物学的新页从分子的角度观察微小的遗传变异成为可能华森(JamesD.Watson)与克里克(FrancisCrick)

物种的概念：“种”是什么？物种：自然的基础单元生物种(BSC,Mayr1940)：利于操作的概念亲缘种(PSC)PopulationThinking：物种以族群呈现自然中，族群内的个体存在变异，天择可改变族群基因与表型频率。物种起源经由自然选择，种(species)是什么？NothinginEvolutionMakesSenseExcepttheLightofPopulationGeneticsPopulationThinking物种=族群天择如何作用天择的模式

(Selectionpatterns)稳定选择(Stabilizingselection)分裂选择(Disruptiveselection)定向选择(Directionalselection)天择如何改变族群内基因与表型频率蛋黄蜗牛(Cepaea)与其多型性(polymorphism)桦树蛾的例子浅色型(白)桦树蛾深色型(黑

)

桦树蛾Cepaeahortensis、Cepaeavindobonensis与Cepaeanemoralis

这样有问题吗？种化模式(Patternofspeciation)异域种化(allopatricspeciation)邻域种化

(parapatricspeciation)同域种化

(sympatricspeciation)磐古古陆地理变异可促成物种分化与生成达尔文的预期化石证据多显示为此演化(改变)速率渐变(Gradualism)与点断平衡(punctuatedequilibrium,顿变)

灭绝

(Extinction):生命必经的过程演化：生命的形式可改变，物种族群内存在变异。新的生命可经由演化产生，物种会灭绝，生物多样性经由灭绝丧失。背景灭绝与大灭绝过去曾发生五次大灭绝事件寒武纪(Cambrian)末

500mya奥陶纪(Ordovician)末425mya泥盆纪(Devonian)末345mya二叠纪(Permian)末225mya白垩纪(Cretaceous)末65mya已灭绝的不同动物类群随之消逝的是物种、

基因与其一切关联性演化的尺度巨演化Macroevolution微演化

Microevolution演化发生学演化发生学(evo-devo)：一个新的观点从发育的角度来理解生命演化不同生物间分享共通的分子机制与调控路径改变相关基因的表现范围