演化的機制

1、演化的機制,7b6~Leung Lanfa,生物演化,生物在地球上經歷長久的時間，由少數構造簡單的原始生物，緩慢的演變和繁衍為多種構造複雜的生物之過程。－－包括『種的新生』和『種的滅絕』。 －－選擇的效應,生物演化的思潮,演化思想兩大學說： 19世紀初期拉馬克提出『用進廢退說』──不被接受 19世紀中葉達爾文提出『天擇學說』──普遍接受,拉馬克的『用進廢退說』：,生物在適應的過程中，經常使用的器官將漸趨發(fā)達，不用

2、的器官則逐漸退化 後天獲得的變化，可以遺傳給後代 用進廢退的作用，在各代中不斷的進行和累積，致使某些器官的形態(tài)和機能發(fā)生顯著改變,非洲的長頸鹿,,長頸鹿的祖先為了採食樹冠上的葉子，不斷的伸長頸部，使頸部器官愈用愈發(fā)達,魏斯曼的實驗,將老鼠尾巴逐代剪斷結果連續(xù)至第21代，老鼠的尾巴並未變短消失 　?不支持『用進廢退說』　演化的關鍵，在於生殖細胞，並非由體細胞所造成。 體細胞的改變不會影響生殖細胞中的DNA，後天獲

3、得的性狀，不會遺傳給下一代,達爾文『天擇學說』,生物連續(xù)地進行演化 生物會競爭食物和空間：得不到資源的生物就無法生存而被淘汰 有些生物由於變異，獲得適合特定環(huán)境的生存條件，比原來的生物更容易生存 物種會隨環(huán)境變動而改變；生物在生存競爭的過程中，能夠適應環(huán)境的物種可繼續(xù)生存繁衍，不適應環(huán)境的物種則遭到淘汰 目前生存於地球上的生物，都是適合其生活環(huán)境的物種?『適者生存』,,,長頸鹿的祖先其頸部可能長短不一 競爭與天擇，

4、將頸部短的長頸鹿淘汰，使頸部長的長頸鹿生存繁衍。,,遺傳變異,意義：生物的遺傳變異是演化的先決條件，而突變是產生變異的基本因素 原因：基因突變、染色體突變、基因重組 遺傳變異包括：突變(染色突變、基因突變)、基因重組(遺傳物質再組合)。,基因突變,重要性：突變可創(chuàng)造出新的基因。遺傳變異的發(fā)生機率不高，大約僅有十萬分之一，突變的基因大多對個體有害，僅有極少數(千分之一)的突變是有利 突變的基因對個體有利或有害，須視基因的表現(xiàn)是否能

5、夠適應環(huán)境 突變的基因大多為隱性，可保留在異基因型的個體中，而遺傳至後代突變的基因對於個體有利或有害，須視其生存環(huán)境而定 ?參考天擇,基因重組,定義：生物經由有性生殖，使遺傳物質發(fā)生重新組合的情形 重要性：可以組合出許多新的變異，有利於演化。 發(fā)生時機減數分裂,受精作用,遺傳漂變,定義：在經過短短幾個世代之後，部分基因在族群中消失，或整個基因都變?yōu)橥蛐偷那樾?，稱為『遺傳漂變』 影響：在小的族群中，遺傳漂變的影響力較

6、為迅速 在大的族群中，不可能發(fā)生遺傳漂變的情況,基因流動,定義：由於個體的遷出或遷入，使一個族群中對偶基因的機率發(fā)生改變，稱為『基因流動』重要性：基因流動可減少族群間的變異 基因流動可減少隔離所造成的族群間之遺傳變異,適應,定義：是指生物族群經過多次天擇作用的結果，在形態(tài)構造上、生理上、行為上，能夠與和生活環(huán)境相互配合，符合自在自然環(huán)境中的生存條件。意義：　任何一個生物族群，可經由遺傳物質的重組，產生許多變異個體，以適應環(huán)境

7、和環(huán)境的改變。地球上現(xiàn)存的所有生物，都經過長時間的適應與淘汰，也是目前較能適應地球環(huán)境的物種。適應是長期而且緩慢的過程，涉及遺傳物質的改變，而且是不可逆的過程。,適應的種類,形態(tài)的適應睡蓮：葉子寬大扁平，可平鋪在水面上 ,莖部變?yōu)橹锌?，可以儲存較多氣體 ,根部變?yōu)榧毝?，以適應水生環(huán)境 仙人掌：葉子成針狀，可減少水分的蒸散，莖部肥厚多汁，可儲存較多水分 根的分支又多又長，有利於吸收水分 保護色：體色或形態(tài)與棲息環(huán)境類似

8、 可使身體隱蔽於環(huán)境中，以減少被天敵捕殺的機會 鳥類：後肢有蹼或利爪，以適應其生活環(huán)境；鳥喙具有各種不同形態(tài)，以適應攝取不同的食物,,生理的適應：具抗藥性的突變種 許多舊式殺蟲劑的滅蟲效果已逐年降低 病菌對某些抗生素已產生明顯的抗藥性 寒帶動物的冬眠現(xiàn)象 　行為的適應：沙漠動物以穴居和夜行活動來適應乾熱的環(huán)境 鳥類的遷徙、魚類的迴游：尋找適合的溫度和產卵的場所 適應力：包括躲避掠食者、獲得食物

9、、抵抗疾病、尋覓配偶、生育力等能力。人類在最近數十年，快速的改變並破壞自然環(huán)境，使許多物種不能適應環(huán)境急劇的變化，而逐漸趨於滅絕。,天擇,原因：族群中的個體具有許多可遺傳的變異，在自然環(huán)境中擁有很大的『生物潛能』，使個體能不斷的繁殖。族群逐漸變大後，會受到食物和空間的限制，在個體間出現(xiàn)生存競爭 結果：適應力強的個體，可以在生存競爭中存活，在族群中的比例逐漸增加，並留下較多具有和他們相同基因的後代，使其適應環(huán)境的對偶基因出現(xiàn)的頻

10、率隨著後代而增加 意義：天擇決定生物演化的方向 天擇不能創(chuàng)造任何新的性狀，只能對已有的性狀加以選擇 由於自然環(huán)境的不斷變動，天擇促使生物演化出不同類型的後代，以適應不同的環(huán)境,天擇與適應的實例,英國的空氣污染，使工業(yè)區(qū)內原屬同種但顏色深淺有別的蛾類比例發(fā)生改變 工業(yè)化之前：樹幹上的地衣及樹幹本身顏色淺灰，使淺色蛾附在淺色樹幹時，不易被鳥類捕食，使淺色蛾的比例高於深色蛾。工業(yè)化之後：樹幹因蓋滿煤塵而變?yōu)楹谏?，使深色蛾附?/p>

11、深色樹幹上不易被鳥類捕食，數十年後，幾乎僅見深色蛾。,,天擇的模式,穩(wěn)定性模式：天擇對族群中大多數具有普遍表現(xiàn)型者較有利 淘汰少數而極端的表現(xiàn)型，使極端形式的對偶基因頻率減少 例如：人出生時，體重和存活率的關係 方向性模式：天擇使整個族群朝向某一極端的表現(xiàn)型演化 對偶基因的機率有朝固定方向增減的趨勢 例如：英國工業(yè)區(qū)中的淺色蛾比例減少，深色蛾比例增加 使用抗生素後，具有抗藥性的菌株比例增加 分裂性

12、模式：天擇對極端的表現(xiàn)型較有利，淘汰普遍的表現(xiàn)型 兩極端形式的對偶基因頻率都增加，造成多型性現(xiàn)象 此種模式不常見於自然界,隔離：,同種的生物在自然環(huán)境下可以自由交配產生具生殖能力子代。而新種的生物，大多是先經過地理的隔離，再經過生殖的隔離，才得以形成?！旱乩淼母綦x』定義：某一種生物分散各地形成若干族群後，若受到高山、沙漠、海峽等地理因素的隔離，彼此間便再無機會相遇，以致不能互相交配，此種將族群分隔開來的方式稱為『地理的隔離』

13、意義：經長期的地理隔離後，各族群間的變異則因累積而增多，即可能演化為不同的物種。特點：地理的隔離不能確保新種形成 只要被隔離的族群有機會再相遇、交配繁殖，則族群間原有的差異將逐漸消失,『生殖的隔離』,定義：因種種因素使配子不能成功結合成合子，或使形成的合子無法成功的發(fā)育，而導致族群與族群間不能成功交配繁殖，造成族群與族群間的界限，此種將族群分隔開來的方式稱為『生殖的隔離』意義：若僅有地理上的隔離，尚不足以確保新種的形成，仍需建立

14、生殖上的隔離，才能確保形成不同物種的差異 生殖隔離與地理隔離的關係密切，大多是經歷長期的地理隔離之後，再建立生殖的隔離 類別受精前的隔離：動物求偶的專一性、繁殖季節(jié)的差異、交尾器官的不同、體型大小的差異、植物開花季節(jié)及時間的差異。受精後的隔離：胚胎死亡、雜交不孕癥。,,,,,,,,,適應輻射,定義：族群中的個體因為不斷的競爭有限的食物和空間，使族群中的個體都儘可能的向外擴展，以佔據更多不同的棲所，這種過程稱為『適應輻射』。重

15、要性：有利於個體開發(fā)食物的新來源或逃避敵害 例如：達爾文在南美洲西岸加拉貝哥群島，發(fā)現(xiàn)各島嶼上各有許多種類相近的雀鳥，但是鳥喙的大小形狀各不相同，以適應各島嶼上不同的食物,輻射演化：,定義：同種的生物分散至各地形成各自的族群，若受到地理因素的隔離，各自適應不同環(huán)境，並累積遺傳變異，使原本同種但不同族群的個體失去相互交配繁殖的能力，即形成生殖上的隔離，演化為不同的物種，這種演化過程稱為『輻射演化』。重要性：地理上的隔離和生殖上的隔離