普通生物学（笔记）no第章9
生物进化
1、简述达尔文进化理论。
答：达尔文是进化理论的主要创立者，提出了共同由来学说和自然选择学说。共同由来学说指出所有所有的生物都来自共同的组选，多重证据支持共同由来学说。用自然选择学说来解释生物的进化。这个学说归纳起来有如下5点：1遗传；2变异；3繁殖过剩；4生存斗争；5适者生存。达尔文认为，生存斗争及适者生存的过程，就是自然选择的过程。自然选择过程是一个长期的、缓慢的、连续的过程。由于生存斗争不断在进行，因而自然选择也不断在进行，通过一代代的生存环境的选择作用，物种变异被定向的向着一个方向积累，于是性状逐渐和原来的祖先种不同了，这样就演变成新种了。
2、举例论述生物进化的各种主要证据。
答：1古生物学证据：化石记载着地球的演化历史，也记载着生物的演化历史。化石是研究宏进化最直接最重要的证据。如始祖鸟化石的研究，具体的说明了鸟类起源于古代爬行类。2比较解剖学证据：脊椎动物的前肢、如鸟翅、蝙蝠的翼、鲸的鳍状肢、马的前肢以及人的手臂都是同源器官，证明它们都是由共同的原始祖先进化而来的。某些蛇类保留着的四肢残余（痕迹器官或退化器官）说明了他们的祖先是四足类动物。3胚胎学证据：比较脊椎动物和人的胚胎发育，它们的早期发育阶段都很相似，例如，都有尾和鳃裂，说明它们都是由古代原始的共同祖先进化而来的，而古代原始的共同祖先是生活在水中的，同时也说明人是由有尾的动物进化而来的。通过脊椎动物和人的胚胎发育的比较，说明了生物界的统一起源，也显示了各种脊椎动物之间有一定的亲缘关系。4生理生化证据：抗原抗体反应，不同物种的同一种蛋白质的氨基酸组成分析，核酸组成分析等可以看出各种各种生物之间的亲缘关系。5细胞学证据：细胞染色体核型分析判断物种的亲缘关系远近。6分子生物学证据：根据dna的变异程度，可以判断生物进化的系统关系。如应用dna的分子杂交、限制片段长度分析及dna测定技术，通过鉴别dna基因间的差异等级来测定各种生物之间的亲缘关系及系统分类等。对化石的dna检测可为进化提供进一步的证据。目前从分子水平来研究进化已是十分重要的一个方面，研究大分子的进化具备重要的理论意义和实践意义。
3、简述自然选择的3个模式。
答：自然选择对群体遗传结构的影响，依赖于适合度与表型差异之间的关系，据此将选择模式划分为3种类型：稳定性选择、定向选择和分裂选择。稳定性选择，把种群中趋于极端变异的个体淘汰，保留那些中间类型的个体，使生物的类型更趋于稳定。定向选择，在群体中保存趋于某一极端的个体，而淘汰另一极端的个体，使生物类型朝着某一变异的方向发展。分裂选择，把一个物种种群中极端变异的个体按不同方向保留下来，而中间常态型个体则大为减少，这样一个物种种群就可能分裂为不同的亚种。
4请简述物种的定义及形成的原因。
答：在有性生殖的生物中，物种是互交繁殖的自然群体，一个物种和其他物种在生殖上互相隔离。可遗传的变异是物种形成的原材料，随机突变在群体内积累储存，在外界条件下使群体分化。选择影响物种形成的方向。隔离是物种形成的重要条件。生殖障碍造成物种分离，同一物种的两个亚种隔离很长时间后，产生生殖隔离，就是重新重叠分布也不能交配，它们就成为2个物种。经过地理隔离和生殖隔离形成新种的方式是生物进化过程中形成新物种的主要方式。此外还有没有经过地理隔离也产生新种的同地物种形成。多倍化是快速产生新物种的途径。物种形成是突变、重组、选择、隔离等诸因素共同作用的结果。
5、简述物种形成的方式。
答：渐进的物种形成方式：一般是由环境因素引起不同群体间基因交流的中断，通过若干中间阶段，最后达到种群间完全的生殖隔离和新种的形成。包括异地物种形成和同地物种形成。隔离是把一个种群分成许多小种群的最常见方式。隔离使种群变小了，因而基因频率可以由于偶然的因素（基因漂变等）而改变。基因频率的改变，加上不同环境的选择，使各小种群向不同方向发展，这样就可能形成新种。地理隔离影响选择，选择使地理隔离所造成的各种群增加差异积累就出现了生殖隔离，而一旦出现了生殖隔离，种群之间就没有基因交流了。骤变式物种形成方式：种群内部分个体由于遗传因素或随机因素（基因突变或遗传漂变）相对快速的获得生殖隔离，并形成新种。多倍体是物物种形成的另一种方式，是一种只经过一二代就能产生新物种的方式。由于多倍体生物一旦形成，它和原来的物种就发生生殖隔离，因而它成了新种，所以这种方式被称为爆发式的。多倍体的形成有2种方式，一种是本身由于某种未知的原因而使染色体复制之后，细胞不随之分裂，结果细胞中染色体成倍增加，从而形成同源多倍体；另一种是由不同物种杂交产生的多倍体，称为异源多倍体。
6、举例说明分子生物学方法在研究生物进化中的应用。
答：分子生物学是研究生物宏进化的有力工具，对不同生物的蛋白质、核酸进行比较研究已经成为研究生物宏进化的重要内容。1中性突变与同源蛋白质的比较。不同生物的细胞色素c氨基酸序列很相似，人的细胞色素c的氨基酸组成与黑猩猩相同，和狗相差11个氨基酸，和金枪鱼相差21个氨基酸。比较它们的相似和差别程度，判断生物间亲缘关系的远近即遗传距离：人和黑猩猩亲缘关系最近。2同源dna的比较。对不同生物的dna中核苷酸序列进行比较是确定它们亲缘关系的最直接的方法。例如对人和多种灵长类动物编码碳酸酐酶的dna进行测序和比较，以人为标准，黑猩猩核苷酸置换数为1，猩猩为4，狒狒为7，人类与这些高等灵长类之间的进化距离清晰可见。3分子钟。dna、蛋白质等生物大分子中性突变相对恒定的速率起分子钟的作用，可揭示大熊猫与熊、小熊猫的演化关系。
7、简述内共生学说。
答：根据基因dna序列和细胞结构的生化分析，真核生物的线粒体和叶绿体是以内共生方式发展起来的。最早出现的化石是原核生物，年龄至少有34亿年，而真核生物的年龄最多不超过20亿年；真核生物都是好氧呼吸的，因此它们必然是在还原性大气变为含氧大气之后才出现的。因此多数人主张真核细胞来自原核细胞。1970年，lynn margulls等人提出真核细胞来自原核细胞的“内共生学说”。这个学说这样描述线粒体的起源：一种需氧的原核生物被某种厌氧原核生物吞入胞内，在进化过程中，吞食者与被吞食者之间发生了共生关系，逐渐融合为一体，被吞食的原核生物演化为线粒体。按此学说，线粒体来自吞入的需氧原核生物（细菌），叶绿体来自吞入的蓝藻，这样就出现了真核细胞。内共生学说的一个主要依据是，真核细胞的线粒体和叶绿体都具有自主性活动，它们的dna为环状，它们的核糖体为70s，这些都是和细菌。蓝藻相似的。
8、说明下列现象发生的原因：人的细胞色素c氨基酸组成与黑猩猩没有差别，和家兔相差9个氨基酸，和龟相差15个氨基酸。
答：细胞色素c由104氨基酸组成的多肽分子。从进化上看，细胞色素c是高度保守的分子，据估计，它的氨基酸顺序每200万年才发生1的改变。这也说明，利用细胞色素c完成的细胞呼吸是一个古老的过程。细胞色素c分子的变化必须是缓慢而不影响细胞呼吸功能的，否则，它在进化中早被淘汰而不能保存到现在。不同生物的细胞色素c中氨基酸的组成和顺序反应这些生物之间的亲缘关系。人和黑猩猩的细胞色素c完全一样，和家兔相差9个氨基酸，和龟相差15个氨基酸。这些数据说明了这些生物的同源性，也说明人和黑猩猩的血统关系最接近。
9、解释下列现象：被人血清免疫后的家兔抗血清对人、黑猩猩、大猩猩血清的滴定比值分别为100、97和92。
答：血清免疫试验是证明动物间亲缘关系远近十分重要的经典方法。它是用异种动物的血清进行免疫反应，从沉淀反应可以看出被测动物间在生理上的亲缘关系的远近。一种动物的抗血清（抗体）除和本种动物的血清发生强沉淀反应外，对其他亲缘关系较近的动物的血清也可发生程度不同的弱反应。将人、黑猩猩、大猩猩的血清相遇，反映强度的不同说明人和这些动物的亲缘关系有远近的不同。人和黑猩猩的关系较近，和大猩猩的关系较远。
10、长颈鹿祖先的脖子并不很长，试述其脖子伸长的可能机理。
答：1在古代的长颈鹿中，由于个体不同，它们的颈有长有短。在气候干旱，地面青草干枯，灌木死亡的自然条件下，身高脖长的长颈鹿能够吃到身矮脖短的长颈鹿无法吃到的高树木上的叶子，在生存竞争中脖长者得胜而生存下来，逐渐形成今天的长颈鹿。长颈鹿的长脖子可能是竞争导致进化的结果，为自然选择进化的例子提供了证据。2古代的长颈鹿，由于发生各种突然变异而出现了长度不等的脖子。其中，颈长的在生存竞争中有利于摄取食物，经过自然选择发展成为今天具有长颈的长颈鹿。3由于长颈鹿生活环境中的自然条件的变化，或其他因素的影响，引起了长颈鹿生理功能的改变，从而促使其遗传物质发生变化，产生了有利于它生存的“长颈性”基因突变。通过自然选择，使这类有利的适应性变异的个体保存下来，经过世世代代的积累和巩固，最终形成了今天长颈鹿的长脖子。这就使长颈鹿长脖子形成的主要原因及物质基础。
11、简述达尔文的自然选择学说和综合进化论。
答：达尔文自然选择学说认为自然选择的对象是个体。正是由于物种的个体间存在着适应性、生存和生殖能力上的差异，使得自然选择可以进行。通过自然选择，造成“适者生存发展、不适者被淘汰”。达尔文的自然选择学说至今仍被人们所接受，它回答了生物进化的原因是自然选择，但由于当时科学水平的限制和其他一些原因，尚存在一些不足之处，如对遗传、变异的机制未能阐明；强调物种变化是由微小变异逐渐积累成显著变异而引起的的，对突变的作用认识不足等。现代达尔文之一是在达尔文的自然选择学说。基因学说以及群体遗传学的基础上，综合生命科学其他分支学科的新成就而发展起来的，又称为综合的进化理论。它认为进化是在群体（种群）中实现的，进化的原料是突变，生物类型改变的遗传根据在于种群中基因频率的改变，通过突变和自然选择的综合作用，就可以导致生物新类型的产生。
12、什么是建立者效应？
答：遗传漂变的另一种形式—小种群可以造成特殊的基因频率。1小种群中的几个或几十个个体，迁移到他处定居下来，与原种群隔离开来，自行繁殖形成新的的种群；有些等位基因没有带出来，导致新种群与原种群的基因频率的差异。2新种群的基因频率取决于建立者（定殖者）—分离出来的几个或几十个个体。3意义：通过自然选择，有可能形成新物种。
13、简述进化理论的发展。
答：达尔文进化论以自然选择为中心，用丰富事实从变异、遗传、选择、生存和适应等方面论证了生物的进化。综合进化论认为群体是生物进化的基本单位，生物进化的主要因素的突变、选择和隔离，从而丰富和发展了达尔文主义，成为近几十年来得到普遍承认的进化学说。分子进化和中性学说，认为分子水平的进化是中性的或近于中性的随机固定的结果。中断平衡轮认为新种在短期内迅速形成，又长期保持稳定；生物进化趋势的本质是间断的而不是渐进的。
14、分子进化中性学说的主要内容是什么？
答：1968年日本人木村资生，根据分子生物学的研究，主要是根据核酸、蛋白质中的核苷酸及氨基酸的置换速率，以及这些置换所造成的核酸及蛋白质分子的改变并不影响生物大分子的功能等事实，提出了分子进化中性学说。1969年美国人jlking和th,jukes用大量的分子生物学资料进一步充实了这一学说。这一学说认为多数或大多大户突变都是中性的，既无所谓有利或不利，因此对于这些中性突变不会发生自然选择与适者生存的情况。生物的进化主要是中性突变在自然群体中进行随机的“遗传漂变”的结果，而与选择无关。
15、试述多细胞动物起源于单细胞动物的证据。
答：1古生物学证据：地层愈古老，动物的化石种类越少而且简单。在太古代地层中已有单细胞动物有孔虫的化石，而没有多细胞动物的化石。2形态学证据：现存的介于单细胞动物和多细胞动物之间的中间类型可以推测单细胞动物到多细胞动物演化的途径。3胚胎学证据：多细胞动物的早期胚胎发育基本相似都是由单细胞的受精卵开始的。又根据生物发生律（重演律）可以推测出多细胞动物起源于单细胞动物的途径。
16、风媒花与虫媒花的结构各自有哪些特点？虫媒花与传粉者之间如何协同进化？
答：风媒花一般较小，颜色不鲜艳；雄蕊较大没有蜜腺，没有花香。花粉小而轻、干燥、易于飞扬、虫媒花大多颜色鲜艳，香味浓郁，有蜜腺；花粉相对少一点，黏度小。关于密切的生物，如虫媒花与传粉的动物，一方成为另一方的选择力量，因而在进化上发展了互相适应的特征。植物的花和采粉昆虫协同进化、互相选择的结果，使不同的植物需要不同的昆虫采粉，而不同的昆虫也以不同的植物为采粉对象。显然，采粉的“专门化”防止了遍身花粉的昆虫飞到其他植物的花中白白浪费花粉。