① 现代科学是怎样解释生物如何进化的
要回答题主这个问题,首先我们得清楚“现代科学”的概念,通常认为从19世纪末期开始进入了现代科学发展期,物理、生物、化学等自然科学领域的研究深度和广度都有了质的变化。所以,要回答“现代科学是怎样解释生物如何进化的”,需要从19世纪末期以来分不同阶段的不同解释来详说。
而且,物种、进化、演化、基因、基因突变、遗传漂变、基因迁移、选择等概念,也还是解释生物进化的基本概念。
② 谈谈你对生物进化的观点
1.化学进化阶段:生命起源
生物大分子还不是原始生命,蛋白质及核酸都是比较容易被破坏的大分子,它们在海水中存在,在较高的温度下,都会被破坏。如果要使它们存在下来,除了环境条件合适以外,它们必须要结合起来形成多分子体系。并且这些生物大分子在单独存在的情况下也不表现出生命的现象,只有当它们形成多分子体系时,才显示出一些生命现象。这种多分子体系就是原始生命的萌芽。
多分子体系是如何形成的?第一步还是浓缩。生物大分子形成之后,在海水中继续由于蒸发作用而浓缩;它们也可以通过吸附于粘土表面而浓缩在一起。浓缩引起了第二步改变,这第二步改变目前有些不同的看法,主要是团聚体学说及微球体学说。
团聚体乃是胶粒的凝聚作用形成的。奥巴林首先提出了生物大分子形成团聚体乃是生命发展过程中一个主要阶段。他用实验方法获得了团聚体小滴,发现它有一定的生命现象。
奥巴林做了一系列试验,用白明胶的水溶液与阿拉伯胶的水溶液混在一起,混合之前,这两种溶液都是透明的,混合之后就变混浊了。在显微镜下观察就可以看到在均匀的溶液中出现了小滴,即团聚体。它们四周与溶液的水有明显的界限。用蛋白质、核酸、多糖、磷脂、多肽及多孩青酸等溶液也能形成这样的团聚体。
团聚体表现出一定的生命现象。例如,团聚体能从周围的水溶液中吸取各种不同的物质,这样,团聚体就可以长大,好像生长一样。长到一定程度时,团聚体还能“出芽”,形成小的团聚体,如同生殖一样。团聚体吸收外界物质似乎也有选择性。团聚体形成后内部具有一定的结构。团聚体如吸收了酶系,酶可以在团聚体内进行工作,如合成或分解某些物质,使团聚体相应地增加或减少某些物质。团聚体与周围环境有一个明显的界限,这是原始界膜形成的一种可能方式。
这许多特征使人想象,多核苷酸溶液与多肽溶液,或核酸溶液与蛋白质溶液,在浓缩后,在一定的温度与酸度的条件下,形成了团聚体这一多分子体系;这是原始生命形成过程中一个重要阶段。有人曾在数百米至数千米海水深处,发现有类似团聚体的东西,这是一个直接证明。
另一个学说就是微球体学说。这一学说认为类蛋白体形成的微球体乃是最初的多分子体系。把一个热的多肽溶液冷却时就会形成许多小球,这些小球也表现出很多生物学特性。例如,它们能吸收外界物质,也能“出芽”生殖,它们在高渗溶液中收缩。在低渗溶液中膨胀,它们具有一个双层膜,内部具有一定结构,并且表现出类似细胞质流动的活动(当它吸收了腺三磷之后)。最后,它们可以聚集起来,像群集在一起的细菌一样。
这两个学说究竟哪一个正确有待进一步研究,但是不论是哪一种多分子体系,有三点是同样重要的。
第一,就是这个多分子体系内部具有一定的物理化学结构,这是生命起源的一个主要条件。有了一定的物理化学结构后,才有吸收物质及进行其他化学反应的能力,并且这些反应都能以一定方式进行。分子在空间的有规则的排列是造成这些特性的主要根据。同时这样的多分子体系才能完全脱离外界环境的影响而独立“生活”,也即有了结构就不容易被破坏。
第二,就是这个多分子体系必须同时具有蛋白质及核酸。假如是团聚体,这个团聚体必须是由核酸溶液与蛋白质溶液,或多肽溶液与多孩音酸溶液所组成。假如是微球体,那么它必须吸收入核酸或多核苷酸进入它的组成。可以想象,在早期团聚体有多种多样的,例如,白明胶溶液与阿拉伯胶溶液形成的团聚体。微球体也可能只是类蛋白球小体,其中没有核酸。它们都在自然选择中被淘汰了。只有同时具有核酸及蛋白质的多分子体系才被选择保留下来。因为单有一种是不够的,核酸不具有酶的催化作用,蛋白质一般不具有复制性能,只有二者配合在一起,才能形成一个完整的调节系统。至于核苷酸如何与氨基酸形成相应的关系(核酸密码),现在还不知道,可能也是长时期的偶然配合及选择的结果。总之,蛋白质与核酸结合在一起的多分子体系才是真正原始生命,因为生命的物质基础是核酸蛋白。其他大分子结合成的多分子体系不能发展成为原始的生命,但是其他的大分子及分子,如多糖、脂肪等也可以被吸收入原始生命的多分子体系中。
这里可以看出,自然选择远在真正生命起始之前已经开始了作用。各种多分子体系是经过自然选择之后才形成具有生命性能的多分子体系的。
第三,就是原始膜的形成。在原始生命的出现和演化为以后的细胞形态的生命过程中,膜的发生和发展是极为重要的;它使多分子体系与原始海洋隔离开来,形成一个独立的体系。只有内部一定的结构而没有原始膜是不能形成独立体系的。
原始膜生成之后,多分子体系就形成了一个独立系统,通过原始膜的控制,与周围环境发生物质交换。原始膜控制了某些物质的能进入与不能进入,也就控制了环境对于生物系统的作用。随着原始生命的不断进化,结构、功能不断完善和复杂化,逐步形成了现在的生物膜。
2.生物进化阶段
这一阶段即为40亿年前一直到现在,大家也比较熟,我也不说了
对于神创论,我一直说,大家这么想是很正常的,毕竟,越学生物,越觉得这个世界是太奇妙,太...精巧了,从进化,到动植物结构/功能/运行机制,再到DNA/酶/转录........
但是,我最近在想,若有神创,他真能完成如此精巧,如此繁多的设计工作吗?我认为貌似不能,这个工作量实在是太大了,简直难以想象。
所以答案只有一个:进化,自然选择
这一切都是自然选择使然
③ 谈谈你对生物进化的理解和认识
这是简略的:生物进化的大致过程是过度繁殖-种间竞争-遗传变异-自然选择-适者生存
只有完成了这个过程的全部才算是进化了 少一步 都不叫进化
而这个题目中 云杉的高度超过桦树导致桦树失去环境优势消亡
这并没有出现从一个物种变化到另一个物种的过程 也没有明确表示存在遗传变异这一过程 因此只算D种间竞争不是C生物进化
说白了就是只要没进化完 进到一半 也不算
只要没新物种 进化就是错的(注意这里的新物种是指新出现的物种 不是指这里原来没有 从别处栽棵树过来就叫进化了 这是不对的) 要全新的 哪都没有的物种
这是详细的:现代生物进化理论的基本观点种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质在于种群基因频率的改变。突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过以上的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。其中突变和基因重组产生生物进化的原始材料,自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件。生物进化是指一切生命形态发生、发展的演变过程。“进化”一词来源于拉丁文evolutio,原义为“展开”,一般用以指事物的逐渐变化、发展,由一种状态过渡到另一种状态。1762年,瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。1859年C.R.达尔文发表《物种起源》一书,论证了地球上现存的生物都由共同祖先发展而来,它们之间有亲缘关系,并提出自然选择学说以说明进化的原因,从而创立了科学的进化理论,揭示了生物发展的历史规律。19世纪80年代以来,以A.魏斯曼(1834~1914)为代表的新达尔文主义,把种质论和自然选择学说相结合,丰富了达尔文的进化理论。20世纪30年代以来,以T.杜布尚斯基(1906~1975)等人为代表的综合进化论综合了细胞遗传学、群体遗传学以及古生物学等学科的成就,进一步发展了以自然选择为核心的进化理论。60年代末,日本学者木村资生等人提出中性学说,又在分子水平上揭示了进化的某些特征,补充、丰富了进化论。进化的进步性 地球上的生命,从最原始的无细胞结构生物进化为有细胞结构的原核生物,从原核生物进化为真核单细胞生物,然后按照不同方向发展,出现了真菌界、植物界和动物界。植物界从藻类到裸蕨植物再到蕨类植物、裸子植物,最后出现了被子植物。动物界从原始鞭毛虫到多细胞动物,从原始多细胞动物到出现脊索动物,进而演化出高等脊索动物──脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类,从中分化出哺乳类和鸟类,哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物,这就是人。
</SPAN>一般说来,进化过程的进步具有如下特征:</p>①在生物界的前进运动中,可以看到不同层次的形态结构的逐步复杂化和完善化;与此相应,生理功能也愈益专门化,效能亦逐步增高。②从总体上看,遗传信息量随着生物的进化而逐步增加。③内环境调控的不断完善及对环境分析能力和反应方式的发展,加强了机体对外界环境的自主性,扩大了活动范围。生物进化的道路是曲折的,表现出种种特殊的复杂情况。除进步性发展外,生物界中还存在特化和退化生物进化的一般序列现象。特化不同于全面的生物学的完善化,它是生物对某种环境条件的特异适应。生物的进化既包含有缓慢的渐进,也包含有急剧的跃进;既是连续的,又是间断的。整个进化过程表现为渐进与跃进、连续与间断的辩证统一。
④ 进化生物学专业知识点总结
进化生物学专业知识总结
第一章 绪论
一、广义进化:是指事物的变化发展,它包含了宇宙的演化即天体的消长,生物的进化,以及人类的出现和社会的发展。
二、生物进化:生物在于其生存环境相互作用过程中,其遗传系统随时间而发生一系列不可逆的改变,并导致相应的表型改变,在大多数情况下这种改变导致生物总体对其生存环境的相对适应。
第二章 生命及其在地球上的起源
一、生命的本质:作为生命实际是由核酸和蛋白质组成的,具有不断自我更新的能力,以及多方向发生突变并可复制自身的多分子体系。可见,生命就其本质而言也是物质的,它是物质存在和运动的一种形式。
二、生命活动的基本特征:
1、自我更新:生物体的自我更新是一个具有同化与异化两种作用的新陈代谢过程。
2、自我复制:生物体内生物大分子的自我复制是生命活动的另一个基本特征。
3、自我调控:生命是一个复杂的自我调控的开放体系。
4、自我突变:突变常常使一个基因变成它的等位基因,并引起一定的表型变化。
三、熵:所谓熵就是用来表示某个体系混乱程度的物理量。
四、生命起源的过程:
1、从无机小分子生成有机小分子。
2、从有机小分子发展成生物大分子。
3、由生物大分子组成多分子体系。
4、由多分子体系发展成原始生命。
第三章 细胞的起源与进化
一、超循环组织模式:所谓超循环组织就是指由自催化或自我复制的单元组织起来的超级循环系统。
二、阶梯式过渡模式:在上述超循环的基础上,逐渐发展出一个综合的由非细胞到细胞演化的过渡理论。由原始的化学结构过渡到原始的细胞学说需六个步骤。
1、由不同的小分子聚合为杂聚化合物,这些杂聚化合物是进一步形成生物大分子的材料。
2、从无序的杂聚合物到多核苷酸,分子之间的选择作用有助于渡过复杂性危机。
3、多核苷酸进一步自组合成为一种较为复杂的分子系统,这时的多核苷酸还没有成为遗传载体。
4、蛋白质合成被纳入多核苷酸自我复制系统中。
5、分割结构的形成,是细胞演化的关键一步。
6、最后一步是原核细胞生命(微生物)的形成。
三、真核细胞的起源途径:
四、真核细胞起源的意义:
1、为生物性分化和有性生殖打下基础。
2、推动生物向多细胞化方向发展。
第四章 生物发展史
一、化石的概念及其形成的条件和原因
概念:化石就是经过自然界的作用保存于地层中的古生物遗体、遗物和它们生活的遗迹。 条件原因:1、生物死亡种群的大小。2、生物体组成部分的坚硬程度。3、生物尸体被掩埋的速度。4、掩埋的环境。5、石化的程度和速度。
二、生物界系统发展的规律:
纵观生物界系统发展的历史,不难看出生物进化的总趋势是:进步性、阶段性和多样性。
1、生物进化的进步性,表现出由低级到高级、由简单到复杂的进化趋势。
2、生物进化的阶段性,生物进化是一个连续发展的过程,在这一过程中又表现出明显的阶段性。
3、生物进化的多样性,生物在进化过程中,多样性是不断增加的,特别是每次重大灭绝之后生物多样性增加都很迅速。
第五章 生物表型的进化
一、形态结构进化的两个方向:复杂化和简化
复杂化和简化是形态结构进化的两个主要方向。复杂化是指形态结构由简单到复杂、由低级到高级的进化方向。进化的结果使形态结构越来越复杂、精密,功能也越来越完善,完成特定功能的效率越来越高。
简化是由结构复杂化向简化的一种演变过程。
二、新功能起源的基本方式
1、功能的强化,功能强化按结构水平,分为两种,即细胞与组织的功能强化和器官的功能强化。
2、功能的扩大:指结构和功能范围的扩大,某一器官原来仅有一种或少数几种功能,在进化过程中,该器官的功能得到扩大,由一种功能发展成具备多种功能。
3、功能的更替:指动物在进化过程中,由于环境的改变,原先次要的功能逐渐转化为主要的功能,随着功能更替,器官也发生相应的变化。
三、行为的进化:行为在这里主要指动物行为,行为的进化经历了趋性、发射、本能、低级学习行为、高级学习行为等发展环节,动物越低等,低级行为成分占的比例越大;反之,动物越高等,高级行为(学习行为)所占行为总量的比例越高。
四、利他行为的进化
利他行为也称利他主义,指的是一个个体的行为对接受者带来好处的同时,对行为完成者带来损失。利他行为在给行为表达者带来眼前不利的同时也带来了亲缘选择的好处,即帮助传递自身基因的好处,从而提高了自身内在适合度。利他行为给行为接受者所带来的最直接的好处就是帮助其提高了存活能力和繁殖后代的能力。
第六章 生物的微观进化
一、微观进化:微观进化是无性繁殖系或种群在遗传组成上的微小差异导致的微小变化。微观进化是进化的基础,多种微观进化汇集的结果即表现为宏观进化。
二、种群:种群是随机互交繁殖的个体集合,又称为孟德尔种群,种群是有性繁殖的基本单位。
三、基因频率:是指群体中某一等位基因在该位点上可能出现的基因总数中所占的比例。
四、基因型频率:是指某种基因型的个体在群体中所占的比例。
五、遗传平衡:指在一个大的随机交配的群体里,基因频率和基因型频率在没有迁移、突变和选择等条件下,世代相传,不发生变化的现象。
六、改变基因频率的因素
1、突变对基因频率的影响;2、在选择作用下基因频率的变化;3、迁移对基因频率的影响;
4、遗传漂变对基因频率的影响
七、自然选择的类型
1、正态化选择;2、单向性选择;3、分裂性选择;4、平衡性选择;5、性选择
八、自然选择的意义
1、自然选择是一个创造性过程。
2、自然选择是一个决定性过程。
九、适应:生物适应是指生物的形态结构和生理机能与其赖以生存的一定环境条件相适合的现象。
十、适应在进化中的作用
1、适应与种内进化有非常密切的联系,他可以导致物种分化,使之产生一些新类型。
2、适应必然带来种的繁殖和物种分布范围的扩大,同时又因为环境变化的随机性、不定向性,生物必须及时地对变化了的环境快速适应。
十一、微观进化在生物进化中的意义
1、生物进化意味着基因频率的改变。微观进化正是通过基因频率的变化积累产生的,这种累积的结果即导致种内进化。
2、微观进化是生命体保持其连续性所必须的。
3、微观进化使物种的基因库更加丰富。
第七章 物种与物种的形成
一、物种:物种是生命存在的基本形式,体现了生物界统一性中的多样性,连续性中的不连续性,不稳定性中的相对稳定。
二、物种形成的三个基本环节
1、可遗传的变异是物种形成的原材料。
2、选择影响物种形成的方向。
3、隔离是物种形成的重要条件。
三、物种形成的方式(详见课本157页)
1、渐进的物种形成。2、骤变式的物种形成。
第八章 生物的宏观进化
一、特化式进化:特化式进化又称特异适应,是指由于生物对各种不同生活环境的适应,从而出现的多方向的分化,表现在生物体形态结构、生理功能等方面并没有质的提高和改变,其进化水平属于同一等级。
二、表型趋异:是指后裔的平均表型相对其祖先表型的偏离。
三、谱系趋异:是指一个单源群内代表不同进化方向的线系之间,因种形成速率和灭绝速率的差异而造成的谱系不对称性。
四、灭绝的生物学意义
1、灭绝是生物圈在更大的时空范围内的自我调整,物种灭绝是生物在与环境相互作用的过程中,生物不能适应剧烈变化的环境而必然付出的代价。
2、灭绝对生物进化具有巨大的推动作用。灭绝在无情地将原有的一些适应类型推向灭亡的同时。又为崭新的适应类型的诞生创造了机遇。
第九章 生物遗传系统的进化
一、染色体数目的的进化与增减途径
1、染色体数目的进化:染色体的数目具有种属特异性,这种种属特异性是进化的结果。染色体数目的变化有的表现为数目的增加,有的表现为数目的减少。前者如普通小麦的起源,后者如果蝇属中染色体数目的进化。
2、染色体增减的途径:一种是基本染色体组整倍的增减,形成整倍体;一种是染色体组内个别染色体的增减,使细胞内染色体的数目不成基数的完整倍数,导致非整倍体的产生。
二、染色体结构的改变及改变途径
染色体结构的改变一方面是由于外界因子作用的结果,另一方面也可由生物体自身的生理生化过程、代谢失调、衰老以及物种间杂交等因素造成。改变途径主要有缺失、重复、倒位和易位等。
三、新基因的起源
在进化中,一方面基因可获得新的功能,另一方面又可有新的基因产生。形成新基因的常见途径是基因重复、另外还有基因延长和外显子改组。
四、结构域与进化
蛋白质中的域是蛋白质分子内的一些特定的区域,他们往往有相当明显的边界。具有特定功能的域称为功能域,而三维结构上稳定且致密的域称为结构域。由于结构域是蛋白质的一种结构单位,有时还是一种功能单位,所以,他们就有可能作为不同蛋白质的模块,即可在不同的蛋白质中存在并发挥其作用。结构域是研究进化的好素材。
第十章 分子进化和分子系统学
一、分子进化的特点
1、分子进化速率的恒定性。2、分子进化的保守性。
二、分子进化保守性的体现
1、生物大分子在进化过程中结构上的变化速率较慢,氨基酸的平均变化速率为10-9数量级。
2、生物大分子内部功能区结构变化较慢,而且功能越重要的区域变化速率越慢。
3、蛋白质中某些氨基酸或核苷酸的变化速率较慢,越重要的氨基酸变化越慢。
4、结构和化学性质相近的氨基酸之间的替换,比结构和化学性质不同的的氨基酸之间的替换更容易发生。
三、分子进化的中性突变理论
其主要观点是分子水平上的进化大都不是通过达尔文的自然选择,而是由选择中性或近中性突变基因的随机固定实现的。
中性突变理论的本质是分子突变从严格的意义上讲是选择中性的,即对生物本身来讲既无利也无害,他的命运几乎取决于遗传上的随机固定,所以在分子进化的过程中,突变压和随机固定起着重要作用。只有进一步导致形态和生理上的差异后自然选择才能发挥作用。
四、分子系统树的概念
生物大分子的进化速率是相当恒定的,它的变化量应该和该分子所经历的时间呈正相关,即生物大分子的改变是进化时间的函数,其数学表达式为:Kaa=Kaa/2T.由此式可以看出,不同生物的某一同源大分子之间的差异与所比较的生物从共同祖先分歧后的时间呈正比。由此可以确定不同生物在进化过程中的地位、分歧时间以及亲缘关系,建立该分子的系统树。
第十一章 人类起源与进化
一、人类的双重属性
人类是生物界进化发展的结果,是自然界的产物,因而人类不可避免地具有自然属性,即人的生物学属性。另一方面,人的社会进化始终伴随着人类的生物学进化。因此,人类又表现出社会性的一面,人属于一定的社会或一定的文化系统。人的社会属性和生物学属性产生两种不同的人的概念,即社会人的概念和自然人的概念。
二、从猿到人体质形态和行为特征的主要变化
人类起源于猿类,经过一系列中间过渡类型演变成现代人。在这一过程中,人类的体质形态和行为特征等方面发生了很大的变化。这些变化主要表现在身体结构的改变、前后肢分工、直立行走、使用和制造工具、语言的产生以及智力的产生和发展。
三、人类起源发展的几个阶段
南方古猿阶段、能人阶段、直立人阶段、智人阶段
⑤ 生物进化论
进化论是用来解释生物在世代与世代之间具有变异现象的一套理论,从古希腊时期起就曾经出现一些零星的思想,而当今进化学绝大部分以查尔斯·罗伯特·达尔文的进化论为主轴,在着《物种起源》时有详细的论述,已为当代生物学的核心思想之一。其进化论有三大经典证据:比较解剖学、古生物学和胚胎发育重演律。
定义进化论,又称演化论。是指关于生物由无生命到有生命,由低级到高级,由简单到复杂逐步演变过程的学说。随着进化论的发展,产生了现代综合进化论,而当今演化学绝大部分以查尔斯·达尔文的演化论为主轴,已为当代生物学的核心思想之一。
早期物种理论达尔文之前生物变化思想的发展和关于万物互相转化和演变的自然观可以追溯到人类文明的早期。
例如,中国《易经》中的阴阳、八卦说,把自然界还原为天、地、雷、风、水、火、山、泽八种基本现象,并试图用“阴阳”、“八卦”来解释物质世界复杂变化的规律。
古希腊阿那克西曼德(约公元前6世纪)认为生命最初由海中软泥产生,原始的水生生物经过蜕变(类似昆虫幼虫的蜕皮)而变为陆地生物。宗教学特创论中世纪的西方,基督教圣经把世界万物描写成上帝的特殊创造物。这就是所谓特创论。与特创论相伴随的目的论则认为自然界的安排是有目的性的,“猫被创造出来是为了吃老鼠,老鼠被创造出来是为了给猫吃,而整个自然界被创造出来是为了证明造物主的智慧”。不变论从15世纪后半叶的文艺复兴到18世纪,是近代自然科学形成和发展的时期。这个时期在科学界占统治地位的观点是不变论。当时这种观点被牛顿和C.v林奈表达为科学的规律:地球由于所谓第一推动力而运转起来,以后就永远不变地运动下去,生物种原来是这样,现在和将来也是这样。活力论到了18世纪下半叶,I.康德的天体论首先在不变论自然观上打开了第一个缺口;随后,转变论的自然观就在自然科学各领域中逐渐形成。这个时期的一些生物学家,往往在两种思想观点中入门徬徨。
例如林奈晚年在其《自然系统》一书中删去了物种不变的词句;法国生物学家G.-L.d e布丰虽然把转变论带进了生物学 ,但他一生都在转变论和不变论之间徘徊。J.-B.d e拉马克在1809年出版的《动物哲学》一书中详细阐述了他的生物转变论观点,并且始终没有动摇。
18世纪末—19世纪后期,大多数动植物学家都没有认真地研究生物进化,而且偏离了古希腊唯物主义传统,坠入唯心主义。
“活力论”虽然承认生物种可以转变,但把进化原因归于非物质的内在力量,认为是生物的“内部的力量”即活力驱动着生物的进化,使之越来越复杂完善。但活力论缺乏实际的证据,是一种唯心的臆测。拉马克主义拉马克主义,又称用进废退论,在活力论的影响下,最有名的活力论者就是法国生物学家拉马克。19世纪后期出现的终极目的论或直生论,认为生物进化有一个既定的路线和方向而不论外界环境如何变化。后人把拉马克对生物进化的看法称为拉马克学说或拉马克主义,其主要观点是:
(1)物种是可变的,物种是由变异的个体组成的群体。
(2)在自然界的生物中存在着由简单到复杂的一系列等级(阶梯),生物本身存在着一种内在的“意志力量”驱动着生物由低的等级向较高的等级发展变化。
(3)生物对环境有巨大的适应能力;环境的变化会引起生物的变化,生物会由此改进其适应;环境的多样化是生物多化的根本原因。
(4)环境的改变会引起动物习性的改变,习性的改变会使某些器官经常使用而得到发展,另一些器官不使用而退化;在环境影响下所发生的定向变异,即后天获得的性状,能够遗传。如果环境朝一定的方向改变,由于器官的用进废退和获得性遗传,微小的变异逐渐积累,终于使生物发生了进化。
拉马克学说中的内在意志带有唯心论色彩;后天获得性则多属于表型变异,现代遗传学已证明它是不能遗传的。
达尔文理论1858年7月1日C.R.达尔文与A.R.华莱士在伦敦林奈学会上宣读了关于进化论的论文。后人 称他们的自然选择学说为达尔文·华莱士学说。主要观点
达尔文在1859年出版的《物种起源》一书中系统地阐述了他的进化学说。达尔文自己把《物种起源》称为“一部长篇争辩”,它论证了两个问题:
第一,物种是可变的,生物是进化的。
当时绝大部分读了《物种起源》的生物学家都很快地接受了这个事实,进化论从此取代神创论,成为生物学研究的基石。即使是在当时,有关生物是否进化的辩论,也主要是在生物学家和基督教传道士之间,而不是在生物学界内部进行的。
第二,自然选择是生物进化的动力。
生物都有繁殖过剩的倾向,而生存空间和食物是有限的,所以生物必须“为生存而斗争”。
在同一种群中的个体存在着变异,那些具有能适应环境的有利变异的个体将存活下来,并繁殖后代,不具有有利变异的个体就被淘汰。如果自然条件的变化是有方向的,则在历史过程中,经过长期的自然选择,微小的变异就得到积累而成为显着的变异。由此可能导致亚种和新种的形成。孟德尔定律1865年奥地利植物学家G.J.孟德尔从豌豆的杂交实验中得出了颗粒遗传的正确结论。他证明遗传物质不融合,在繁殖传代的过程中,可以发生分离和重新组合。
20世纪初遗传学建立,T.H.摩尔根等人进而建立了染色体遗传学说,全面揭示了遗传的基本规律。这本应弥补达尔文学说的缺陷,有助于进化论的发展;但当时大多数遗传学家,都反对达尔文的自然选择学说(摩尔根反对的是达尔文的性选择学说Sexual selection)。缺陷达尔文的进化理论,从生物与环境相互作用的观点出发,认为生物的变异、遗传和自然选择作用能导致生物的适应性改变。它由于有充分的科学事实作根据,所以能经受住时间的考验,百余年来在学术界产生了深远的影响。但达尔文的进化理论还存在着若干明显的弱点:
①他的自然选择原理是建立在当时流行的“融合遗传”假说之上的。按照融合遗传的概念 ,父、母亲体的遗传物质可以像血液那样发生融合;这样任何新产生的变异经过若干世代的融合就会消失,变异又怎能积累、自然选择又怎能发挥作用呢。
②达尔文过分强调了生物进化的渐变性;他深信“自然界无跳跃”,用“中间类型绝灭”和“化石记录不全”来解释古生物资料所显示的跳跃性进化。
传统进化论的这种观点近年正越来越受到间断平衡论者和新灾变论者的猛烈批评。
当时的生物学家对接受这一点犹豫不决,因为自然选择学说在当时存在着三大困难。
第一:缺少过渡型化石
达尔文
按照自然选择学说,生物进化是一个在环境的选择下,逐渐地发生改变的过程,因此在旧种和新种之间,在旧类和新类之间,应该存在过渡形态,而这只能在化石中寻找。在当时已发现的化石标本中,找不到一具可视为过渡型的。达尔文认为这是由于化石记录不完全,并相信进一步的寻找将会发现一些过渡型化石。确实地,在《物种起源》发表两年后,从爬行类到鸟类的过渡型始祖鸟出土了,以后各种各样的过渡型化石纷纷被发现,最着名的莫过于从猿到人的猿人化石。在现在被称为过渡型的化石已有上千种,但是与已知的几百万种化石相比,仍然显得非常稀少。这有两方面的原因。一方面,生物化石都是偶然形成的,因此化石记录必然非常不完全;另一方面,按照现在流行的“间断平衡”假说,生物在进化时,往往是在很长时间的稳定之后,在短时间内完成向新种的进化,因此过渡形态更加难以形成化石。
第二:地球的年龄问题
既然自然选择学说认为生物进化是一个逐渐改变的过程,它就需要无比漫长的时间。达尔文认为这个过程至少需要几亿、十几亿年。但是当时物理学界的泰斗威廉·汤姆逊(即开尔文勋爵,一个神创论者)用热力学的方法证明地球只有一亿年的历史,而只有最近的最多两千万年地球才冷却到能够让生命生存。对于物理学家的挑战,达尔文无法反击,只能说“我确信有一天世界将被发现比汤姆逊所计算而得的还要古老”。我们今天已知道达尔文是对的,而汤姆逊算错了,现在的地质学界公认地球有四十几亿年的历史,而至少在三十亿年前生命就已诞生。但是在当时,在地球的年龄问题上,人们显然更倾向于相信物理学权威。
第三:无法解释自然选择
达尔文找不到一个合理的遗传机理来解释自然选择。当时的生物学界普遍相信所谓“融合遗传”:父方和母方的性状融合在一起遗传给子代。这似乎是很显然的,白人和黑人结婚生的子女的肤色总是介于黑白之间。汤姆逊的学生、苏格兰工程师简金(F. Jenkin) 据此指出:一个优良的变异会很快地被众多劣等的变异融合、稀释掉,而无法象自然选择学说所说的那样在后代保存、扩散开来,就象一个白人到一个非洲黑人部落结婚生子,几代以后他的后代就会完全变成了黑人。达尔文虽然从动植物培养中知道一个优良的性状是可以被保留下来的,但是他没有一套合理的遗传理论来反驳简金。达尔文被迫做出让步,承认用进废退的拉马克主义也是成立的,可以用来补充自然选择学说。
事实上,在达尔文逝世(1882年)前后,生物学界普遍接受拉马克主义,而怀疑自然选择学说。
如果达尔文知道奥地利遗传学家孟德尔的实验,就不会在遗传问题上陷入绝境了。孟德尔在1865年就已经发现了基因的分离定律和独立分配定律。生物遗传并不融合,而是以基因为单位分离地传递,随机地组合。因此,只要群体足够大,在没有外来因素(比如自然选择)的影响时,一个遗传性状就不会消失(肤色的融合是几对基因作用下的表面现象)。在自然选择的作用下,一个优良的基因能够增加其在群体中的频率,并逐渐扩散到整个群体。
很显然,孟德尔主义正是达尔文所需要的遗传理论。可惜,孟德尔的发现被当时的科学界完全忽视了。具有讽刺意味的是,当孟德尔主义在1900年被重新发现时,遗传学家们却认为它宣告了达尔文主义的死亡,在他们看来,随机的基因突变,而不是自然选择,才是生物进化的真正动力。只有一些在野外观察动植物行为的生物统计学家仍然信奉达尔文主义,因为他们所观察到的生物对环境的奇妙适应性,是无法用随机的突变来解释的。
现代综合进化学说定义现代综合进化论(Modern Synthetic Theory of Evolution),又称现代达尔文主义,或新达尔文主义。将达尔文的自然选择学说与现代遗传学、古生物学以及其他学科的有关成就综合起来,用以说明生物进化、发展的理论。起因一般对进化论的批判在于认为其缺乏足够的化石证据解释不同物种之间的“过渡”,但事实上最大的瓶颈却是以实验实际重现一次复杂动物或植物的进化。
理论上,若鸟类为爬行动物进化而来,从爬行动物至鸟类必然出现“过渡物种”,但爬行动物为冷血动物,鸟类的体温却常维持比一般生物更高的温度,中间的过渡物种如何平衡这样的生理差异,曾经不得而知,目前已发现大量的过渡物种化石,借由孔夫子鸟及其他近期发现的化石证据显示不但鸟类和恐龙曾经并存很长一段时间,且有部分恐龙是温血动物,目前有种解释是鸟类和恐龙的祖先是在更早的时间点就进化出温血机制的蜥蜴(过渡物种),再借由这种温血蜥蜴进化出部分温血的恐龙而后进化出鸟类。
目前确实没有任何方法可以在短时间内进行任何微进化以外的动植物进化实验,若是可以则进化论的体系将趋于完整,目前在证据上算是充分证明物种会进化,但没有直接的证据。
由于达尔文的经典进化论具有极大的局限性,二十世纪的科学家对达尔文进化论进行了大刀阔斧的增加与修改,逐渐形成了现代进化论体系。形成20世纪20~30年代首先由R.A.费希尔、S.赖特和J.B.S.霍尔丹等人将生物统计学与孟德尔的颗粒遗传理论相结合,重新解释了达尔文的自然选择学说,形成了群体遗传学。
以后C.C.切特韦里科夫、T.多布然斯基、J.赫胥黎、E.迈尔、F.J.阿亚拉、G.L.斯特宾斯、G.G.辛普森和J.W.瓦伦丁等人又根据染色体遗传学说、群体遗传学、物种的概念以及古生物学和分子生物学的许多学科知识,发展了达尔文学说,建立了现代综合进化论。
现代综合进化论彻底否定获得性状的遗传,强调进化的渐进性,认为进化是群体而不是个体的现象,并重新肯定了自然选择的压倒一切的重要性,继承和发展了达尔文进化学说。
现代进化理论认为,进化是生物种群中实现的,而突变、选择、和隔离是生物进化和物种形成过程中的三个基本环节。现代进化论观点1.种群是生物进化的基本单位
生物进化的基本单位是种群,不是个体。种群是指生活在同一区域内的同种生物个体的总和。一个物种通常包括许多分布在不同地点的种群。每个种群中的个体具有基本相同的遗传基础,但也存在一定的个体差异,所以种群一般具有杂种性,杂种性的存在意味着等位基因的存在。一个种群中能进行生殖的生物个体所含有的全部基因,称为种群的基因库。其中某一基因在它的群补等位基因中所占的比率,称为基因频率。
种群的基因频率若保持相对稳定,则该种群的基因型也保持稳定。但在自然界中种群基因频率的改变是不可避免的,于是基因型也逐渐变化。
2.突变为生物进化提供材料
突变引起的基因频率的改变时普遍存在的。诚然,突变发生的自然频率是相当低的,但是,种群是由大量的个体组成,每个个体具有成千上万基因,这样,每一代都会产生大量的变异。
突变的结果可形成多种多样的基因型,是种群出现大量可遗传变异。这些变异是随机性的,不定向的,能为生物进化提供原料。
3.自然选择主导着进化的方向
突变的方向是不确定性的,但一旦产生,就在自然界中受到选择的作用。自然选择不断淘汰不适应环境的类型,从而定向地改变种群中的基因频率向适应环境的方向演化。
自然选择不断地调整着生物与环境的关系,定向地改变种群的基因频率。那么,自然界又如何将改变了的基因频率在种群中相对固定下来,进而形成新的适应于环境的生物类型呢?
4.隔离是物种形成的必要条件
隔离使不同物种之间停止了基因交流,一个种群中所发生的突变不会扩散到另一个种群中去,使不同的种群朝不同的方向演化。隔离一般分为地理隔离和生殖隔离两类。地理隔离是由于某些地理障碍而发生的。大河、大山、沙漠、海峡和远距离都能将种群阻隔开来,使他们之间彼此不能往来接触,失去了交配的机会。长期的地理隔离使两个种群分别接触不同的环境,各自积累了变异。另一方面,长期的地理隔离使相互分开的种群断绝了基因交流,结果导致了生殖隔离。生殖隔离是指进行有性生殖的生物彼此之间不能杂交或杂交不育。生殖隔离又可分为受精前的生殖隔离和受精后的生殖隔离。生殖隔离一旦形成,原来的一个物种的种群就变成两个物种的种群了。
编辑本段进化的形式从进化的观点看,同时生存的不同生物种在时间的向度上可以回溯到一个共同
进化论
祖先。因此,按照祖裔关系可以将现时生存的和曾经生存过的生物相互联结起来,这种表示祖裔关系的生物进化系统称为种系发生。生物的种系发生可以形象地表示为一棵树:如果从树根到树顶代表时间向度,主干代表共同祖先,大小分枝代表相互关联的进化线系,这就构成所谓种系发生树或进化树。所谓进化型式就是进化在时间与空间上的特征,也就是种系发生的特征,具体表现在进化树的形态上:枝干的延续和分枝方式、树干的倾斜方向和在空间上的配置、树干的中断等等,它代表着种系发生中线系进化、种形成、绝灭等方面的特征。
在谱系进化中有两种性质不同的进化改变。一是形态结构及其功能由简单、相对不完善到复杂和相对完善的前进性(进步的)改变,称之为前进进化;前进进化的结果是造成生物的等级从低级到高级。另一种进化改变是线系分枝,叫做分枝进化;分枝进化的结果是产生新的分类单元和生物歧异度的增长。广义的前进进化包括除分枝进化以外的各种进化改变,既包括前进的(进步的)进化改变,也包括非前进的甚至退化的改变。既无前进进化,又无分枝进化的情况称为停滞进化,如活化石之类的情况。适应辐射在相对较短的地质时间内,从一个线系分枝出许多歧异的分类单元,叫做辐射。由于辐射分枝通常是向不同的方向适应进化的,所以又称为适应辐射。趋同进化不同的线系各自独立地进化出相似的特征叫做“趋同进化”,简称“趋同进化”。形态结构的进化趋同往往是由于功能的相似,而功能的相似又往往是由于适应于相似的环境。平行进化(简称平行)是指两个或多个有共同祖先的线系,在其祖先遗传的基础上分别独立进化出相似的特征。通常平行与趋同不易区分,一般说来平行进化既涉及同功又涉及同源;假若后裔间的相似程度大于各自的祖先之间的相似程度则可称为趋同,若后裔之间的相似程度与其祖先之间的相似程度差不多则可称为平行。大进化的模式 ①渐变模式。认为形态进化速度多少是恒定的、匀速的,形态进化是逐渐的;形态改变主要是线系进化造成的,大多发生在种的生存期间,与种形成无关,种形成(线系分枝)本身只是增加新的进化方向。②间断模式。认为形态进化速度是不恒定、非匀速的,快速的“跳跃”与长期的停顿相交替,即在种形成期间进化加速,种形成后保持相对的稳定。进化的形态改变与种形成相关联,即大部分形态改变是发生在相对较短的种形成时期,在可能长达数百万年的种生存期内不会发生显着的形态改变。两种模式各有一些有利于自己的证据,但这些证据本身还需进一步研究才能证实。进化速率单位时间内生物进化改变量。衡量进化速率必须确定两个尺度:时间尺度和进化改变量的尺度。时间尺度有两种,即绝对地质时间和相对地质时间,一般应使用绝对时间尺度;只在不得已时,才使用相对时间尺度。进化趋势从长的时间尺度来看生物进化呈某种方向性,但这并非说自然界存在着既定的进化轨道,这里说的方向性是统计学的趋向。因此,进化趋势是任何因素(包括随机的非随机的因素)所造成的进化的统计学趋势。小进化趋势小进化趋势是指在生物种的自然群体之内,自然选择作用所造成的表型进化改变的趋向性。这种进化趋势通常是适应局部环境的结果,进化改变发生在线系之内,所以也可称之为线系进化趋势,表现为线系在时间-进化改变坐标系内的倾斜。大进化趋势大进化趋势是指在种系发生中线系分枝的主体的趋向性。大进化趋势发生在种以上的分类单元的谱系进化中,所以又可以称为谱系进化趋势,表现为谱系中的偏斜。为解释大进化趋势发生的原因,不少学者提出过种种假说,但由于缺乏证据,能够成立或有说服力的还很少见。进化是生物逐渐演变向前发展的过程。在这个过程中,生物由低级发展到高级,由简单发展到复杂。今天地球上的各种生物,极少是和远古时代的祖先一模一样的。同样,在未来,各种生物又会和今天不同,这就是进化的结果。进化的过程是极其缓慢的,要经过长期的自然选择逐渐地演化。除了由低等进化到高等外,生物的种类也不断地增多。今天的物种远比5亿年前的物种多得多,今后还会不断地增加。