生命史中的进化事.ppt

如果我们将一个有性生殖的种群与一个无性生殖种群进行比较，从繁殖效率上看，有性生殖处于劣势。例如，假设有性种群与无性种群各有100个雌性个体，前者需要额外100个雄性个体，则总个体数为300个，假设每一个雌性个体每一代只产生2个后代，有性种群的雌性每代产生的后代中雌、雄各1个，那么有性种群通过有性生殖世世代代只能保持原来的种群大小，即100个雌性和100个雄性个体，总共200个个体，种群个体数一直不变。但无性种群的个体数目却逐代倍增；第一代的100个雌性个体产生200个第二代雌性个体…有性种群每一代有50％的适应度损失。这是因为在这种情况下，有性种群中的雄性个体除了提供雄性配子（精子）之外没有任何别的贡献，相当于一种生殖浪费。当然，在自然界中雄性个体有保护和照料雌性及幼仔的行为等额外的贡献，从而降低了有性生殖的代价。种群中雄性与雌性个体表型上分异或雌、雄个体“社会分工”有利于整个种群的原因也就在此。有性生殖最显著的优越性是什么？进化生物学家列出了两大优越性：增加变异量，进化速率高。既然有性生殖每代有50％的适应度损失，那么为什么有性生殖能够进化产生，而且还相当普遍地存在于真核生物中呢？从进化生物学的角度说，有性生殖必定有很大的优越性，足以补偿有性生殖的代价，才能通过自然选择进化产生，也才能在种群中保持。0102014.性分化对进化进程的影响性的产生对整个生物进化进程的影响是极其深远的。正是由于有性生殖带给个体基因型的不稳定，因而生殖隔离的物种是有性生物的存在方式。物种形成可以看成是生物对性和有性生殖带来的不利影响的对策。由于性分化，雌、雄个体在空间上分隔，自然选择促使有性生殖的生物产生超量的配子以保证受精的机会，从而带来达尔文称之为“繁殖过剩”现象。繁殖过剩导致竞争，导致选择。性分化首先带来了雄性过剩现象，因而有达尔文所谓的“性竞争”或“性选择”。性分化带来繁殖过程的复杂化以及相应的适应进化。雌、雄个体之间的通讯联系、性激素、性诱素、求偶行为、性器官、性生活史（性周期）、性爱乃至围绕着性的心理和行为都在进化中出现。显生宙生物进化事件无脊椎动物两侧对称的躯体结构体制的发展和无脊椎动物高级分类群的进化产生（寒武纪早期）；01动物的骨骼化：防护和支撑系统的进化；02由于中枢神经系统的发展和内骨骼形成而从无脊椎动物中产生出脊索动物，鱼类起源和发展（寒武纪至奥陶纪）；03显生宙生物进化事件显生宙生物进化事件陆地植物的木质化，维管系统和维管植物起源（志留纪至泥盆纪）；鱼类运动器官和呼吸器官的改造，两栖类起源（泥盆纪）；生殖系统的进化改变（羊膜卵出现）、皮肤角质化的发展，从两栖类进化出陆生爬行类（石碳纪晚期）；020103显生宙生物进化事件水生无脊椎动物向陆地发展，节肢动物较复杂的呼吸系统（气管系统）及外骨骼的结构特化，导致昆虫及其他陆生节肢动物起源（石碳纪）；陆地脊椎动物爬行类的体温调节系统的发展，温血动物起源（三叠纪至侏罗纪）；哺乳动物起源（三叠纪末）；321显生宙生物进化事件爬行动物中的皮肤附属物演变为羽毛，飞翔器官（翅）的产生以及躯体结构的适应进化导致鸟类起源（侏罗纪）；被子植物起源（早白垩世）；灵长类脑与前肢的进化，思维器官与劳动器官的产生，人类起源（上新世至全新世）。动物骨骼的起源与进化已知最早的具有硬的外骨骼（外壳）的动物化石是寒武系最底部的所谓“小壳化石”（smallshelledfossils），它们是一些小到只有几毫米长的锥形的或异形的小管，其矿物成分是碳酸盐或磷酸盐，这可以说是动物最早的骨骼化。12令人惊奇的是，寒武纪初始蓝菌和其他一些藻类也出现了钙化现象。动物与植物几乎同时骨骼化（钙化）这一现象引起古生物学和沉积学家们的兴趣，并引起一场关于骨骼化原因的讨论与争论。多数古生物学和沉积学家都认为，新元古代海水化学的变化促进了骨骼的进化产生。例如英国沉积学家Riding认为，在元古宙末到寒武纪之初，海水中镁-钙比值[m（Mg）/m（Ca）]下降，碳酸盐岩中白云石减少、方解石增多，这种变化与钙化的蓝菌出现相关。同时元古宙末海水中磷酸盐丰富，这和一些磷酸盐的小壳动物化石的出现有关。俄国学者分析了元古宙末（文德期）到早古生代的碳酸盐时发现，镁与钙的比值并没有大的变化。另一方面，美国学者Grotzinger（1989）认为元古宙末海水钙的含量下降，海水的钙离子从早元古代的饱和或过饱和状态逐渐下降到新元古代晚期和寒武纪初期的低于饱和点的状态。因此，骨骼化的原因可能不在海水化学环境，而与生物本身有关。1.动物骨骼的起源与进化支撑系统在植物中的发展使植物能扩大表面积，并向高处获得空间，最终使植