第14章 生物多样性如何进化.ppt

加勒比海的半岛处发现的希克苏鲁伯撞击坑 希克苏鲁伯陨石坑 对物种的定义发展为“一群自然界中存在的，可杂交繁殖的种群，这些种群不能与在同一地区存在的别的这样的类群进行基因交流”(as groups of interbreeding populations in nature, unable to exchange genes with　other such groups living in the same area） 两个亲本种杂交形成多倍体 荷兰植物学家：德弗里斯 进行多年的植物夜来香实验，发现同域物种形成机制，1901年提出生物进化起因于骤变的突变论 主要著作1901-1903年《突变论》，1905年《物种和变种，它们通过突变而起源》 植物学家和遗传学家（后转的，是孟德尔定律三个重新发现者之一） 多种多样生物的分类 豹的级系分类 多种多样生物的分类 种系发生（ phylogeny ）：即物种的进化史。 系统发生树（ phylogenetic tree ）：系统学家将物种在分类序列中逐级归类，形成系统发生树 分类学和种系发生 种 属 科 豹 臭鼬 欧洲水獭 狗 狼 豹属 鼬属 獭属 犬属 猫科 鼬科 犬科 食肉目 多种多样生物的分类 同源性（homology）——起源于共同的祖先，随着亲缘关系越来越远，在外貌及功能上差异越来越大，但都具有基本的相似性。 如：鲸的肢骨、蝙蝠的翅膀 同功性（analogy）——从不同进化树中进化的物种，由于相似的适应性，可能具有一些非常相似的结构，这种由趋同进化（convergent evolution）所形成的相似性成为同功性。 如：鸟类和昆虫的翅膀 同源性与同功性 多种多样生物的分类 同源性结构 同源性与同功性 多种多样生物的分类 同功性结构：鸟和昆虫的翅膀功能相同，但它们是独立进化的，并且结构不同。 同源性与同功性 多种多样生物的分类 同源性 —— 同功性比较示意图 多种多样生物的分类 比较生物体的基因及其产物—DNA序列和其编码的蛋白质的氨基酸序列 两个物种的DNA及氨基酸序列越相似，即同源性越高，它们从共同祖先分支得越晚。 现代分子生物学研究表明，在编码功能基因的DNA序列方面，黑猩猩与人的相同之处可达99.4%。 人类与黑猩猩在进化路线上分开大约在500万年前。 分子生物学是系统学的工具 多种多样生物的分类 分子系统学为验证物种的种系发生假说提供了新的方法 - 分子的数据与其他追踪种系的方法一致，如解剖同源性评价、化石分析。 - 保存较好的化石，可以直接提取DNA进行分析。 分子生物学是系统学的工具 蒂罗尔冰人，史前人类DNA来源（5300前） 多种多样生物的分类 分子生物学结合计算机技术，产生了分支系统分析(cladistic analysis) 分支分析是对进化支(clade)的科学探索 进化支是指包括祖先及其所有后代在进化树上的明确分支(distinctive branch) 分支系统学革命 妊娠期长 妊 娠 毛、乳腺 脊 柱 脊 柱 毛、乳腺 妊 娠 妊娠期长 组外 （爬行类） 组内 （哺乳类） 分类单位 原始特性 衍生特性 多种多样生物的分类 是修正传统的“系统发生树”的新方法。 对进化支（clade）的科学探索，研究对象是“进化支”（生命树的一个明确的分支，包括祖先及其所有后代）。 通过比较原始特征、衍生特征，以确定组内种系发生中分支点的顺序，由此确定物种之间的亲缘关系。 分支分析 多种多样生物的分类 严格应用分支分析有时会产生与传统分类学相矛盾的系统发生树。 - 生物学家一般将鸟类和爬行类放在脊椎动物的两个纲。 - 分支分析的结果却显示鳄鱼类与鸟类比与蜥蜴类和蛇类的亲缘关系更近！ 分支分析 共同祖先 蜥蜴 蛇 鳄鱼 鸟 多种多样生物的分类 系统树 生物的分界：进展中的工作 多种多样生物的分类 1969年美国Whittaker提出 根据生物细胞的结构特征和能量利用方式的基本差异将全部生物分为五界。 五界系统 原核生物界 Monera 原生生物界 Protista 植物界 Plantae 真菌界 Fungi 动物界 Animalia 最早的生物 多种多样生物的分类 动物界(Animalia) 超过30个大小不一的门，主要有8个重要的门 植物界(Plantae) 苔蘚植物(Bryophyta)、蕨類植物(Pteridophyta)、 裸子植物 (Gymnospermae)、被子植物 (Angiospermae) 真菌界(Fungi) 依靠分解其他生物残留物和吸收小分子有机物生存。 原生生物界(Protista)