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進化生物學(xué) 名詞解釋 1. 進化生物學(xué)：研究生物進化的科學(xué)，不僅研究研究進化的過程、原因、機制、速度和方向，還研究物種的形成和絕滅、系統(tǒng)發(fā)生以及適應(yīng)性的起源的一門學(xué)科。 2. 生物重演律：生物在個體發(fā)育中迅速重演其祖先的主要演化階段。即個體發(fā)育是系統(tǒng)發(fā)育史的簡單而迅速的重演。 3. 生物表型的進化：相對于細(xì)胞水平和分子水平而提出的，包括形態(tài)、行為、生理功能三個方面的進化。表型進化是以分子進化為基礎(chǔ)的,其本質(zhì)還是基因頻率的變異。 4. 進化穩(wěn)定對策（ESS）：是基于最適理論提出的，用于解釋動物的各種行為對策的一種理論。是一種混合對策，是經(jīng)過長期進化檢驗的、最穩(wěn)定的、而且最少受到其他可選對策的干擾。 5. 內(nèi)共生起源學(xué)說：真核細(xì)胞的線粒體和質(zhì)粒來源于共生的真細(xì)菌，運動器來自于共生的螺旋體類真細(xì)菌，它們最早被原始真核細(xì)胞吞噬進細(xì)胞內(nèi)，與宿主進行長期共生，進而演化為重要的細(xì)胞器。 6. 平衡性選擇：又稱保留不同等位基因的選擇。是指能使兩個或幾個不同質(zhì)量性狀在群體若干世代中的比例保持平衡的現(xiàn)象。這種選擇常導(dǎo)致群體中存在兩種或兩種以上不同類型個體，從而維持遺傳學(xué)多樣性。 7. 遺傳漂變：指的是由于種群太小引起的基因頻率隨機增減甚至丟失的現(xiàn)象．又稱為賴特效應(yīng)，是生物進化的一種重要機制。 8. 正態(tài)化選擇：即把趨于極端的變異淘汰掉而保留那些中間類型的個體，使生物類型具有相對的穩(wěn)定性，又稱穩(wěn)定性選擇。 9. 前進性選擇：自然選擇最基本的一種類型，包括單向性選擇和分歧性選擇。前者使生物類型通過淘汰一種極端而保留另一極端的變異，后者把一個群體中極端變異按不同方向保留下來而減少中間常態(tài)性。 10. 量子種：驟變式物種形成方式，種群內(nèi)部分個體由于遺傳因素（基因突變、遺傳漂變）相對快速地獲得生殖隔離，并形成的新物種。 11. 漸變種：以緩慢的方式形成新的物種，同時具備較完整的中間過程。達爾文認(rèn)為這是物種形成的主要方式。 12. 中性突變：不影響蛋白質(zhì)功能的突變，既無利也無害的突變，如同工突變和同義突變。 13. 分子進化樹：通過比較同一同源分子在不同生物間的差異及其他相關(guān)信息，來推測生物大分子的進化史，以此建立的系統(tǒng)樹，稱為分子進化樹。 14. 同義替代：沉默替代，DNA序列突變后產(chǎn)生的密碼子仍編碼同一種氨基酸。 15. 非同義替代：DNA序列突變后產(chǎn)生的密碼子編碼的氨基酸發(fā)生了改變。 16. 直系同源：不同物種之間的某一部分具有的同源性，不是整個物種之間的對比，只是其中的某些基因序列，例如：蛋白質(zhì)的同源性、DNA的同源性。 17. 旁系同源：一些物種中來源于基因復(fù)制的蛋白，可能進化出新的與原來相關(guān)的功能。用來描述在同一物種內(nèi)由于基因復(fù)制而分離的同源基因，旁系同源常見于同一物種，但也不是絕對如此。 18. 生態(tài)位：也稱生態(tài)龕位、生態(tài)位置、生態(tài)灶等。物種所要求的生活環(huán)境和它的生活習(xí)性、行為特征以及跟外界的關(guān)系等幾個方面的綜合境況稱為生態(tài)位。 19. 協(xié)同進化：也叫共同進化，是生物與生物、生物與環(huán)境之間在進化過程中的某種依存關(guān)系。 簡答題 1 生命起源的主要階段 1) 由無機小分子生成有機小分子 2) 由有機小分子生成生物大分子 3) 有生物大分子組成多分子體系 4) 由多分子體系發(fā)展成原的生命 2 通信訊號的起源以及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 1) 通信信號的起源： 動物信號起源于某些偶然的動作或者反應(yīng)，如果這些動物或反應(yīng)碰巧對其他動物起到了信號傳遞作用，則經(jīng)過長期的適應(yīng)、固定成為通訊信號。 （信號雖然起源于偶然的動作或者反應(yīng)，但在其進化過程中通過自然選擇的作用加以改進，以提高信號傳遞信息的效率。） 2） 通訊信號在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用： 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)成功地利用通訊系統(tǒng)進行害蟲的誘殺。 Eg.在果園中設(shè)置糖醋盆來誘殺桃小食蟲、蘋果小食蟲； 在棉田用楊樹枝把，利用楊樹枝萎焉時放出的氣味誘殺棉鈴蟲； 在稻田設(shè)置熒光燈誘殺飛蛾。 3 內(nèi)共生起源的合理性及其不足 合理性： 1、在膜形態(tài)結(jié)構(gòu)上，線粒體和細(xì)菌相似，葉綠體和藍(lán)藻相似。在化學(xué)組成上，內(nèi)外膜不一致，線粒體外膜與真核細(xì)胞 的質(zhì)膜相似，而線粒體的內(nèi)膜與原核細(xì)胞的質(zhì)膜相似。 　　2、線粒體和葉綠體都是半自主性細(xì)胞器，它們像細(xì)菌一樣，以二分裂方式進行繁殖，這些特征具有曾是獨立生存的生 物性質(zhì)。它們所含的 DNA 均為裸露的環(huán)狀分子。 　　3、線粒體、葉綠體的核糖體在大小和對蛋白質(zhì)合成的抑制劑反應(yīng)性質(zhì)上與原核生物相似。 　　4、現(xiàn)今的生物中，有些真核細(xì)胞中存在有共生現(xiàn)象。 　　5、分子進化方面的證據(jù)，根據(jù) 16SrRNA 序列比較分析，紅藻的葉綠體毫無疑問是從藍(lán)藻來的。 　　6、同工酶與代謝途徑研究的證據(jù)也支持內(nèi)共生學(xué)說。 不足： 　　1、只重視形態(tài)學(xué)方面而忽視細(xì)胞生理和生化特征。 　　2、不能很好的解釋細(xì)胞核的起源。 4 生物微觀進化在生物進化中的意義 1、它是通過基因頻率的變化積累產(chǎn)生的，累積的結(jié)果導(dǎo)致種內(nèi)分化，是漸進式進化的基礎(chǔ)。經(jīng)過長期的選擇，微小變異的積累，導(dǎo)致形成新的種或亞種。 2、微觀進化是生物體保持其連續(xù)性所必須的, 生物體必須通過微觀進化來適應(yīng)多變的環(huán)境。 3、微觀進化使物種的基因庫更加豐富。 5 宏觀進化與微觀進化的區(qū)別與聯(lián)系 區(qū)別： 進化層次不同：微觀進化只能在物種范圍內(nèi)進行，對于整個生命史來說，具有決定意義是宏觀進化。微觀進化指小進化，即種內(nèi)的個體和種群層次上的進化，宏觀進化指大進化，即種和種以上分類群的進化。 聯(lián)系: 1、微觀進化是宏觀進化現(xiàn)象的基礎(chǔ)，微觀進化過程在一定程度上可以解釋宏觀現(xiàn)象，不存在兩者無關(guān)的、獨立的進化過程； 2、微觀進化可以通過選擇、隔離分化而導(dǎo)致高速率的進化，在一定條件下雨宏觀進化相統(tǒng)一； 3、微觀進化的低層次積累通過自然選擇改變了生物進化的方向和速度，在宏觀上表現(xiàn)出來。微觀進化和宏觀進化共同完成生物圈的進化歷程。 6 物種形成的主要環(huán)節(jié) 1.可遺傳的變異是物種形成的原材料 基因突變和染色體畸變等遺傳物質(zhì)改變所造成的可遺傳的變異為物種的形成提供原材料。突變是隨機發(fā)生的，這種隨機突變在外界條件的影響下，在群體內(nèi)非隨機地積累與儲存，從而使群體發(fā)生分化。 2.選擇影響物種形成的方向 環(huán)境條件會使某些基因型體現(xiàn)出優(yōu)勢，從而發(fā)生方向性選擇 3.隔離是物種形成的必要條件 隔離才能導(dǎo)致遺傳物質(zhì)交流中斷，防止因基因交流而將彼此間的差異淹沒，保證群體向各自方向發(fā)展，使歧化不斷加深，直至新種形成。 隔離（主要是生殖隔離）是物種形成的重要標(biāo)志。 7 漸變型式與間斷平衡式的異同點 相同點： 都是以時間和表型改變量來描述物種進化的宏觀進化型式。 不同點： （1）在線系上，漸變型認(rèn)為新種主要是通過線系進化產(chǎn)生，而間斷平衡型式認(rèn)為新種主要通過線系分支產(chǎn)生，古生物學(xué)中的“時間種”是不存在的。 （2）漸變型認(rèn)為新種的產(chǎn)生是一個緩慢、漸變、勻速的過程，而間斷平衡型式認(rèn)為新種的產(chǎn)生是跳躍式、快速地形成。 （3）漸變型強調(diào)進化的連續(xù)性和緩慢性，而間斷平衡式認(rèn)為進化是跳躍與停滯相間作用。 （4）漸變型認(rèn)為適應(yīng)進化是在自然選擇作用下的線系進化，而間斷平衡型式認(rèn)為適應(yīng)進化只能發(fā)生在種形成過程中。 （5）漸進式演化量小且不明顯，間斷平衡式大且呈折線形式。 8 什么是假基因，及其產(chǎn)生途徑？ 假基因：指基因組中與某一功能基因的序列高度同源，但沒有功能的DNA片段。 產(chǎn)生的途徑 ： A、基因重復(fù) B、已存在的假基因重復(fù)，產(chǎn)生更多的假基因 C、反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座：功能基因通過先轉(zhuǎn)錄成RNA片段再反轉(zhuǎn)錄成DNA片段，后插入到基因組中，產(chǎn)生基因拷貝，但會由于結(jié)構(gòu)突變或丟失調(diào)控元件而失去功能而成為假基因。 9 什么是基因家族，它的進化機制和特點 1）基因家族：來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因組成為單一的基因簇或稱基因家族。 2）機制：基因家族中一個基因家族的成員通過遺傳上的相互作用，使得所有成員可以作為一個整體一起進化。主要有不等交換和基因轉(zhuǎn)換： ①不等交換可以在種系細(xì)胞有絲分裂中的姐妹染色單體之間發(fā)生，或在減數(shù)分裂中的同源染色體之間發(fā)生，結(jié)果使得其中一條染色體（或染色單體）發(fā)生重復(fù)而另一條發(fā)生缺失。 ②基因轉(zhuǎn)換時兩序列通過相互作用，其中一序列被另一序列轉(zhuǎn)變，即在復(fù)制的過程中，除了以自身作為模板外，還以另一序列的部分區(qū)域作為模板進行復(fù)制。 3） 特點： 在基因家族的致同進化中，基因轉(zhuǎn)換比不等交換更具優(yōu)越性： 基因轉(zhuǎn)換不改變基因家族中基因數(shù)目 基因轉(zhuǎn)換適于串聯(lián)重復(fù)和散布式的基因 基因轉(zhuǎn)換在方向上更有利于作為一個整體一起進化 10 系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建方法（括號中為所用軟件） 1. 最大簡約法(PAUP、MEGA、PHYLIP) 根據(jù)信息位點提供的各序列間的替換情況，在所有可能的樹中篩選含最小替換數(shù)的樹的方法。 2. 距離法（之鄰接法（PAUP、MEGA、PHYLIP軟件） 首先通過各個物種之間的比較，根據(jù)一定的假設(shè)推導(dǎo)得出分類群之間的進化距離，構(gòu)建一個進化距離矩陣。再分別依次將序列合并聚類，構(gòu)建進化樹。 由進化距離構(gòu)建進化樹的方法常見有：FM法、鄰接法、鄰居關(guān)系法等。 3. 最大似然性(PAML、PAUP、PHYLIP) 選取一個特定的替代模型來分析給定的一組序列數(shù)據(jù)，使得獲得的每一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的似然率都為最大值，然后再挑出其中似然率最大的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為最優(yōu)樹； 在最大似然法的分析中，所考慮的參數(shù)并不是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而是每個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的枝長，并對似然率求最大值來估計枝長； 4. 貝葉斯推斷 (BAMBE、MrBayes) 11 現(xiàn)代人類起源的兩種學(xué)說 1）多祖論與系統(tǒng)說： 認(rèn)為并不存在單一的發(fā)源地，現(xiàn)代人種是土生土長的，是由當(dāng)?shù)氐闹绷⑷藖喎N逐漸演化而成，即現(xiàn)代人的起源是多中心的。 依據(jù)是許多不同地區(qū)的現(xiàn)代人種群具有不同的解剖特征，而他們和該地區(qū)化石人類有明顯的遺傳聯(lián)系。 2）單祖論與遷徙說 認(rèn)為現(xiàn)代人類起源于距今20萬年前生活在非洲地區(qū)的女性。其后代中有一部分在大約13萬年前走出非洲，遷移到亞洲和歐洲。這些新移民后來完全取代了當(dāng)?shù)赝林朔N，并發(fā)展成現(xiàn)代人種。 依據(jù)是根據(jù)對不同族裔婦女胎盤線粒體DNA的類型建立起一個人類譜系模型，研究結(jié)果從分子遺傳學(xué)角度對單祖論提供了有力的支持。 單祖論：各人種均屬同一物種，共同起源，來自一種古猿。 遷徙說：各人種由一個在非洲進化為具有現(xiàn)代人形態(tài)的人群向外遷徙，代替各地原有人群形成。 12 生態(tài)系統(tǒng)進化的動力是什么？ （1）環(huán)境的變遷（災(zāi)變） 1　 元古代中期氧化大氣圈的出現(xiàn): 由原核細(xì)胞向真核細(xì)胞的進化過渡。 2　 元古代晚期大氣圈進一步氧化、全球性降溫和海平面變化: 原核生物衰落和多細(xì)胞動植物出現(xiàn)。 3　 二疊紀(jì)末、三疊紀(jì)末和白堊紀(jì)末的環(huán)境與生物的巨變: 帶來面貌截然不同的新生態(tài)系統(tǒng)的建立。 （2）新物種的出現(xiàn)（替代） a. 新物種的形成，會引起包括生態(tài)位、競爭關(guān)系、食物鏈、網(wǎng)等一系列生態(tài)關(guān)系的變化，進而引起生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的變化。 b. 總結(jié)：環(huán)境變遷和新物種的出現(xiàn)打破原有生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，且不再恢復(fù)到原來狀態(tài)。環(huán)境變遷和生物物種的大規(guī)模替代往往是相伴發(fā)生的，其結(jié)果是生態(tài)系統(tǒng)的大改變。 論述題 簡述利他行為的生物學(xué)意義及其進化機制 生物學(xué)意義： 利他行為在給行為表達者帶來眼前的不利的同時也帶來了親緣選擇的好處，即幫助傳遞自身基因的好處，從而提高了自身的內(nèi)在適應(yīng)度。 利他行為給行為接受者帶來的直接好處就是幫助其提高了適合度（存活能力和繁殖后代的能力）。 機制：英國科學(xué)家認(rèn)為機制主要是親緣選擇和互惠利他。 親緣選擇：在行為實行后，群體中某基因出現(xiàn)頻率的變化取決于供體和受體之間的的親緣系數(shù)，亦即取決于供體和受體具有遺傳關(guān)系的個體中同源基因的平均份額。有助于行為的提供者基因的傳遞。 互惠利他：如狒狒只幫助那些能夠回報的個體，同時引起這類利他行為的基因的出現(xiàn)頻率也可能增加。 如何理解進化的不平衡性并舉例說明 1. 進化不平衡引起進化過程中生物體性狀的各個部分獨自地進行變化，由于生物在身體構(gòu)造、機能等方面的發(fā)展引起鑲嵌進化。 Eg. 在鳥類和哺乳類的發(fā)展過程中，作為鳥類的特征的翅膀和羽毛、輕巧堅實的骨骼、恒溫等，和作為哺乳類特征的頜骨成分和關(guān)節(jié)方式、毛發(fā)、恒溫、乳腺等，也都是在不同的時間分別形成的，而并不是一次產(chǎn)生或同時完成的。 2. 根據(jù)進化速度的不平衡性可分為: 低速進化:已有5億年歷史的海豆芽，活化石水杉、銀杏、鴨嘴獸、大熊貓等； 中速進化：已有6千萬年的歷史的馬； 高速進化：如果每1, 000代產(chǎn)生一個新種，就可為高速進化。如：有袋類5千萬年、人類的進化200-300萬年。 影響進化速度的因素 1.生物自身因素的影響 ①與生物體的結(jié)構(gòu)水平相關(guān)。（適合度、忍受變異的能力） ②生物種群的繁殖方式。（有性繁殖、異花授粉） ③生物種群的大小和發(fā)生變異的能力的影響。 2. 環(huán)境對進化速度的影響 ①環(huán)境的劇變可以產(chǎn)生較大的選擇壓力，引起或促進生物體發(fā)生變異，從而促進新種的形成。 ②未被占據(jù)的生態(tài)位為新種的發(fā)展提供了外部條件。 從進化的角度來看，轉(zhuǎn)座有什么生物學(xué)意義