进化生物学期末重点

曾经终败给现在 2024-03-26 09:25 79阅读 0赞

**名词解释**

1.  **进化生物学：**研究生物进化的科学，研究进化的过程、原因、机制、速度和方向，还研究物种的形成和绝灭、系统发生以及适应性起源的一门学科。它的基本理论就是进化论。
2.  **内共生起源学说：**真核细胞的线粒体和叶绿体来源于共生的真细菌，运动器来自于共生的螺旋体类真细菌，它们最早被原始真核细胞吞噬进细胞内，与宿主进行长期共生，进而演化为重要的细胞器。
3.  **生物重演律：**生物在个体发育中迅速重演其祖先的主要演化阶段。即个体发育是系统发育史的简单而迅速的重演。
4.  **五届说**：美国生物学家惠特克将生物界分为动物界、植物界、真菌界、原生生物界和原核界。
5.  **生物表型的进化：**相对于细胞水平和分子水平而提出的，包括形态、行为、生理功能三个方面的进化。表型进化是以分子进化为基础的,其本质还是基因频率的变异。
6.  **进化稳定对策（ESS）：**是基于最适性理论提出的，用于解释动物的各种行为对策的一种理论。是一种混合对策，是经过长期进化检验的、最稳定的、而且最少受到其他可选对策的干扰。是一种不可侵犯的对策，一旦确立就会稳定下来。
7.  **平衡性选择：**又称保留不同等位基因的选择。是指能使两个或几个不同质量性状在群体若干世代中的比例保持平衡的现象。这种选择常导致群体中存在两种或两种以上不同类型个体，从而维持遗传学多样性。
8.  **遗传漂变：**指的是由于种群太小引起的基因频率随机增减甚至丢失的现象。又称为赖特效应，是生物进化的一种重要机制。
9.  **正态化选择：**又称为稳定性选择，即把趋于极端的变异淘汰掉而保留那些中间类型的个体，使生物类型具有相对的稳定性。
10. **前进性选择：**自然选择最基本的一种类型，包括单向性选择和分裂性选择。前者通过淘汰一种极端而保留另一极端的变异，使生物类型朝某一方向发展；后者把一个群体中极端变异按不同方向保留下来而减少中间常态性。
11. **适合度**：也称为适合值，是指某一基因型个体与其他基因型个体相比能够存活并把它的基因传给下一代的能力。
12. **遗传平衡定律**：哈迪温伯格定律，在理想状态下，（大的随机交配的额群体，无迁移，突变和选择）各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的，即保持着基因平衡。
13. **量子种形成：**骤变式物种形成方式，进化并非总是匀速的，缓慢、渐变的进化，快速、跳跃式的进化也同时存在，通过个体变异实现，不经过亚种等级，相对快速地获得生殖隔离，并形成的新物种。

1.  
2.  **渐变种**：以缓慢的方式形成新的物种，同时具备较完整的中间过程。达尔文认为这是物种形成的主要方式。
3.  **物种**：物种是由组成的生殖单元和其它单元在生殖上是隔离的， 在自然界占据一定的。
4.  **亚种**：是种内个体在地理和生态上充分隔离后所形成的群体，具有一定的形态生理、遗传特征，特别有不同的地理分布和不同的生态环境。这一概念一般多用于动物分类，在植物分类上比较少用。 
5.  **姐妹种**：在亚种和种之间，有的还存在隐种的形态，外部形态上极为相似，但其间又有完善的生殖隔离。

18.. **表型趋异**：后裔的平均表型相对其祖先表型的偏离。由于进化表型的改变，常常造成了谱系的偏斜。

19 . **谱系趋异**：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。

1.  **生态位：**物种所要求的生活环境和它的生活习性、行为特征以及跟外界的关系等几个方面的综合境况称为生态位。
2.  **镶嵌进化**：进化过程中生物体性状的各个部分独自地进行变化。镶嵌进化是由于生物在身体构造、机能等方面发展进化不平衡引起的。
3.  **中性突变：**不影响蛋白质功能的突变，既无利也无害的突变，如同工突变和同义突变。

**中性突变理论**：由木村资生提出，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，而是由选择中性或中性突变基因的随机固定实现的。从严格的意义上讲，对种群的结构遗传与进化有贡献的分子突变使中性的，即对生物本身来讲既无害也无利。

1.  **分子进化树：**通过比较同一同源分子在不同生物间的差异及其他相关信息，来推测生物大分子的进化史，以此建立的系统树，称为分子进化树。
2.  **同义替代：**沉默替代，DNA序列突变后产生的密码子仍编码同一种氨基酸。
3.  **非同义替代：**DNA序列突变后产生的密码子编码的氨基酸发生了改变。
4.  **直系同源：**不同物种之间的某一部分具有的同源性，不是整个物种之间的对比，只是其中的某些基因序列，例如：蛋白质的同源性、DNA的同源性。
5.  **旁系同源：**一些物种中来源于基因复制的蛋白，可能进化出新的与原来相关的功能。用来描述在同一物种内由于基因复制而分离的同源基因，旁系同源常见于同一物种，但也不是绝对如此。
6.  **协同进化：**两个相互作用的物种在进化过程中发展的相互适应的共同进化。一个物种由于另一物种影响而发生遗传进化的进化类型。
7.  **选择性剪接**：一个mRNA前体中通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点组合）产生不同的mRNA剪接异构体的过程，而最终的蛋白产物会表现出不同或者是相互拮抗的功能和结构特性，或者，在相同的细胞中由于表达水平的不同而导致不同的表型。
8.  **外显子改组**：外显子重排对于有内含子的断裂基因来说，内含子的重组可使外显子在不同基因之间进行交换组合。，两个基因或多个基因的片段重新组织起来，就有可能形成一个具新功能的杂合基因。

**选择判断**

1. 按保存特点分可以分为：遗体化石（变质化石、不变质化石）、模铸化石（印痕化石、印模化石）、遗物化石和遗迹化石；

按化石的大小可以分为：大化石、微体化石、超微化石；

按化石的作用可以分为：标准化石、指相化石、标记物化石；

1.  人类起源发展的几个阶段：地猿阶段，南方古猿阶段，能人阶段，直立人阶段，智人阶段（早期智人-古人，晚期智人-新人）
2.  特化式进化：分歧（北极熊和棕熊）、辐射、平行（有袋类与真兽类）、趋同（仙人掌、菊、大戟、萝藦）

**论述简答**

**1生物进化论与进化生物学的联系**

生物进化论是研究生物界进化发展的规律以及如何运用这些规律的科学。它的主要研究对象式生物界的系统发展，当然也包括某一物种或某一完整的生物类群的发展。达尔文的生物进化论式19世纪自然科学的三大发现之一。随着科学的发展，特别是分子生物学的发展，进化论的研究逐步由推论走向验证，由定性走向定量，于是产生了进化生物学。生物进化论是进化生物学的理论基础，是生物学中最大的统一理论。

**2 生命起源的主要阶段**

1.  由无机小分子生成有机小分子：45亿年前，氨基酸核苷酸
2.  由有机小分子生成生物大分子：氨基酸和核苷酸在适当条件下，形成了原始的蛋白质和核酸分子；
3.  有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；

**3 内共生学说的合理性及其不足**

合理性：1）在膜形态结构上，线粒体和细菌相似，叶绿体和蓝藻相似。在化学组成上，内外膜不一致，线粒体外膜与真核细胞的质膜相似，而线粒体的内膜与原核细胞的质膜相似。

2）线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器，它们像细菌一样，以二分裂方式进行繁殖，这些特征具有曾是独立生存的生物性质。它们所含的 DNA均为裸露的环状分子。3）线粒体、叶绿体的核糖体在大小和对蛋白质合成的抑制剂反应性质上与原核生物相似。4）现今的生物中，有些真核细胞中存在有共生现象。5）分子进化方面的证据，根据 16SrRNA 序列比较分析，红藻的叶绿体毫无疑问是从蓝藻来的。6）同工酶与代谢途径研究的证据也支持内共生学说。不足：1）只重视形态学方面而忽视细胞生理和生化特征。 2）不能很好的解释细胞核的起源。

P.S. 其他经典学说还有渐进说、德迪韦综合说

**4 通信讯号的起源以及其在农业生产中的应用**

1.  通信信号的起源：动物信号起源于某些偶然的动作或者反应，其伴随条件使这些偶然的动作和反应碰巧对其他动物起了传递信息的作用。如果这些动物或反应碰巧对其他动物起到了信号传递作用，则经过长期的适应、固定成为通讯信号。信号虽然起源于偶然的动作或者反应，但在其进化过程中通过自然选择的作用加以改进，以提高信号传递信息的效率。

1.  通讯信号在农业生产中的应用：在农业生产中已经成功地利用通讯系统进行害虫的诱杀。在果园中设置糖醋盆来诱杀桃小食虫、苹果小食虫；在棉田用利用杨树枝萎焉时放出的气味诱杀棉铃虫；在稻田设置荧光灯诱杀飞蛾。

**5 简述利他行为的生物学意义及其进化机制（论述必考）**

利他行为，指的是一个个体的行为为接受者带来好处的同时对行为完成者造成损失。

**意义**：利他行为对完成者和行为接受者都具有一定的生物学意义。利他行为在给行为表达者带来眼前的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，从而提高了自身的内在适应度。利他行为给行为接受者带来的直接好处就是帮助其提高了适合度（存活能力和繁殖后代的能力）。

**机制**：利他行为受**亲缘选择**和**互惠性利他选择**两种机制的支配。亲缘选择：设想有两个个体，一个是“供体”，另一个是“受体”。供体表现出一种行为，这种行为会降低其自身的达尔文适应性，代价为C，但受体的适应性却得到增强，受益为B。假定有一对等位基因A, a，基因A的存在会使个体较可能表现这一行为。在行为实行后，群体中某基因出现频率的变化取决于供体和受体之间的的亲缘系数，亦即取决于供体和受体具有遗传关系的个体中同源基因的平均份额。有助于行为的提供者基因的传递。如果亲缘系数r大于C/B，则供体的行为将使基因A的频率增高，即利他行为有助于行为的提供者基因的传递。对于无亲缘关系个体之间的互惠利他行为进化机制，利用狒狒解释如下，雄狒狒 B 在并不给自己带来很大危险的情况下帮助了雄狒狒A，从而获得一种保证：在将来有机会时雄狒狒A会给它以帮助作为回答。因此，雄狒狒B很可能增加它自身的达尔文适应性，同时引起这类利他行为的基因的出现频率也可能增加。只帮助那些能够回报的个体，同时引起这类利他行为的基因的出现频率也可能增加。

**6 生物微观进化在生物进化中的意义**

1）生物进化的基础是基因和基因频率的改变。微观进化正是通过基因频率的变化积累产生的，导致种内进化。一般认为，基因频率变化的基础上才有新物种的产生，也就是说基因频率变化累积的结果形成了物种的进化。渐进式进化是在微观进化的基础上产生的。经过长期的选择，微小变异的积累，导致形成新的种或亚种。

2）微观进化是生物体保持其连续性所必须的, 生物体必须通过微观进化来适应多变的环境。

3）微观进化使物种的基因库更加丰富。增加了生态多样性。

**7 宏观进化与微观进化的区别与联系**

区别：二者进化层次不同：宏观进化又称为大进化，指发生在物种层次以上的进化现象；微观进化又称小进化，是以现存的生物种群和个体为对象，研究其短时间内的进化改变。微观进化是进化的基础，多种微观进化汇集的结果即为宏观进化。

联系：1）微观进化是宏观进化现象的基础，微观进化过程在一定程度上可以解释宏观现象，不存在两者无关的、独立的进化过程；2）微观进化的速率有快有慢，在一定情况下微观进化的速率也会很快，说明在一定条件下微观进化和宏观进化使统一的。微观进化可以通过选择、隔离分化而导致高速率的进化；3）微观进化的低层次积累通过自然选择改变了生物进化的方向和速度，在宏观上表现出来；4）微观进化和宏观进化共同完成生物圈的进化历程。

**9 物种形成的主要环节**

1）可遗传的变异是物种形成的原材料：基因突变和染色体畸变等遗传物质改变所造成的可遗传的变异为物种的形成提供原材料。突变是随机发生的，这种随机突变在外界条件的影响下，在群体内非随机地积累与储存，从而使群体发生分化。

2）选择影响物种形成的方向：环境条件会使某些基因型体现出优势，从而发生方向性选择

3）隔离是物种形成的必要条件：隔离才能导致遗传物质交流中断，防止因基因交流而将彼此间的差异淹没，保证群体向各自方向发展，使歧化不断加深，直至新种形成。生殖隔离是物种形成的重要标志。

**10 渐变型式与间断平衡式的异同点**

相同点：都是以时间和表型改变量来描述物种进化的宏观进化的形式。

不同点：1）在线系上，渐变型认为新种主要是通过线系进化产生，而间断平衡型式认为新种主要通过线系分支产生，古生物学中的“时间种”是不存在的；2）渐变型认为新种的产生是一个缓慢、渐变、匀速的过程，而间断平衡型式认为新种的产生是跳跃式、快速地形成；3）渐变型强调进化的连续性和缓慢性，而间断平衡式认为进化是跳跃与停滞相间作用，即种形成期间表型进化加速，种形成后相对稳定；4）渐变型认为适应进化是在自然选择作用下的线系进化，而间断平衡型式认为适应进化只能发生在种形成过程中；5）渐进式演化量小且不明显，间断平衡式大且呈折线形式。

**11 影响生物进化速度的因素**

1）生物自身因素的影响：生物进化的速率与生物体的结构水平相关。一般生物类型越高等，其适合度就越高，进化速率就越快；生物种群的繁殖方式也影响着生物进化的速率。一般而言，有性繁殖生物要比无性繁殖生物群体具有更高的进化速率，异花授粉植物要比自花授粉的植物进化相对较快；生物种群的大小和发生变异的能力也会对生物进化的速率产生一定影响。一般种群大、容易产生新的变异则进化快，反之则比较慢。

2）环境对进化速率的影响：环境的剧变可以产生较大的选择压力，引起或促进生物体发生变异，从而促进新种的形成。当然这不是绝对的。未被占据的生态位为新种的发展提供了外部条件。

**12 如何理解进化的不平衡性并举例说明**

1）进化不平衡引起进化过程中生物体性状的各个部分独自地进行变化，由于生物在身体构造、机能等方面的发展不平衡引起镶嵌进化。在鸟类和哺乳类的发展过程中，作为鸟类的特征的翅膀和羽毛、轻巧坚实的骨骼、恒温等，和作为哺乳类特征的颌骨成分和关节方式、毛发、恒温、乳腺等，也都是在不同的时间分别形成的，而并不是一次产生或同时完成的。

2） 根据进化速度的不平衡性可分为:

低速进化：已有5亿年历史的海豆芽，活化石水杉、银杏、鸭嘴兽、大熊猫等；

中速进化：已有6千万年的历史的马；

高速进化：如果每1, 000代产生一个新种，就可为高速进化。如：有袋鼠5千万年、人类的进化200-300万年。

**13 什么是假基因，及其产生途径？**

假基因指基因组中与某一功能基因的序列高度同源，但没有功能的DNA片段。

产生的途径 ：1）基因重复；

B、已存在的假基因重复，产生更多的假基因

C、反转录转座：功能基因通过先转录成RNA片段再反转录成DNA片段，后插入到基因组中，产生基因拷贝，但会由于结构突变或丢失调控元件而失去功能而成为假基因。

**14什么是基因家族，它的进化机制和特点**

基因家族：来源相同、结构相似、功能相关的基因组成为单一的基因簇或称基因家族。在基因组进化中，一个基因通过基因重复产生两个或更多的拷贝，这些基因即构成一个基因家族。

机制：基因家族中一个基因家族的成员通过遗传上的相互作用，使得所有成员可以作为一个整体一起进化。主要有不等交换和基因转换：1）不等交换可以在种系细胞有丝分裂中的姐妹染色单体之间发生，或在减数分裂中的同源染色体之间发生，结果使得其中一条染色体（或染色单体）发生重复而另一条发生缺失；2）基因转换时两序列通过相互作用，其中一序列被另一序列转变，即在复制的过程中，除了以自身作为模板外，还以另一序列的部分区域作为模板进行复制。

特点：1）在基因家族的致同进化中，基因转换比不等交换更具优越性：2）基因转换不改变基因家族中基因数目；3）基因转换适于串联重复和散布式的基因

**15 你认为中性学说是对达尔文学说的否定吗？**

**实质上,这二者也不存在根本的对立。首先,所谓的中性突变是相对于表型进化而言的,这二者处在生物机体不同的组织层次上,表型进化是从个体或群体的层次出发,而中性学说则是从分子水平的层次出发,在两者之间还存在着若干个中间层次,如生物大分子、多分子体系、细胞、组织器官、系统等。从系统论的观点来看,从基因分子到个体表现性的诸多层次中,每一层次都构成了一个系统,而每一层次的系统都和构成该系统的下一层次的系统有质的区别。表型进化的变异短期内不会影响分子水平上的环境。同样,分子水平上的同义突变或保守替换在短期内也不会对生物的表型有所影响。这样,对于不改变表型适应所允许范围内的每一个分子变异都可以认为在适应性上是中性的,因而也就不受自然选择的作用。其次,在生物进化的速率上,达尔文主义者认为,生物进化的速率是不恒定的,是随着世代长短和自然环境的变化而变化的,而且一般是加速度进行的,也就是说,生物形态越复杂,进化速率就越快。而中性学说却在分子水平上揭示了各种生物的进化速率是恒定的和大致相等的**

**。这一矛盾恰恰反映了每一生物都是由基因型和表现型两方面构成的特性。基因型决定表现型,但不是任何基因型都可显现为表现型。表现型往往是基因型和环境因素共同作用的结果,所以,表现型常常显现为进化速率的不恒定性。而那些不受外界自然环境影响的中性基因分子的进化速率,常常表现为恒定的。这就弥补了达尔文主义对生物体低层次上进化速率的认识的不足,丰富和发展了达尔文主义。分子生物学的证据表明,同种生物的不同基因乃至基因的不同区域变异速度有很大的差异,同一基因在不同生物类群中的进化速度也有明显的差异。仅仅对系统发生上较近的生物类群间同源基因序列比较得出进化 速率基本恒定(“分子钟”的理论基础)也是不确切的,因为从更大的时空范围、更长的地质历史时期来分析差异很大的生物类群间的同源基因序列,结果也许是出人意料之外的\[10\]。再次,表型进化是基因型和环境相互作用的结果,它们之间不存在一一对应的关系,因为这牵涉到DNA的复制、转录、翻译以及调控的每一个环节,生物进化的方向与环境有必然的联系,生物进化的主导因素则是自然选择。而中性学说认为,生物进化的方向纯粹是生物分子随机的自由组合,生物进化的主导因素则是中性突变本身。这里看似存在着很大的差异,但笔者认为这只是时间前后的差别而已,生物分子发生突变、固定时期,虽然和外界环境没有直接联系,但分子固定以 后所展现出来的特征(表型)还是要接受自然选择的。有利于生物更好地适应环境的分子变异通过自然选择保留下来,而不利的分子变异则被淘汰。从这一意义上说,中性突变和自然选择是统一的(虽然它们之间不是一一对应的**

**16系统发育树构建方法（括号中为所用软件）**

1）获得不同生物同源生物大分子间的差异数据。分歧时间长，选择进化速率相对较慢的生物大分子，分歧时间短选择进化快的分子；

2）比较各物种之间同源大分子的差异，一般利用计算机完成；

3）给出具体的分歧时间。

最大简约法(PAUP、MEGA、PHYLIP)

根据信息位点提供的各序列间的替换情况，在所有可能的树中筛选含最小替换数的树的方法。

距离法（之邻接法（PAUP、MEGA、PHYLIP软件）

首先通过各个物种之间的比较，根据一定的假设推导得出分类群之间的进化距离，构建一个进化距离矩阵。再分别依次将序列合并聚类，构建进化树。

由进化距离构建进化树的方法常见有：FM法、邻接法、邻居关系法等。

最大似然性(PAML、PAUP、PHYLIP)

选取一个特定的替代模型来分析给定的一组序列数据，使得获得的每一个拓扑结构的似然率都为最大值，然后再挑出其中似然率最大的拓扑结构作为最优树；

在最大似然法的分析中，所考虑的参数并不是拓扑结构而是每个拓扑结构的枝长，并对似然率求最大值来估计枝长；

贝叶斯推断 (BAMBE、MrBayes)

**17生态系统进化的动力是什么？**

1.  环境的变迁（灾变） ：

元古代中期氧化大气圈的出现: 由原核细胞向真核细胞的进化过渡；

元古代晚期大气圈进一步氧化、全球性降温和海平面变化: 原核生物衰落和多细胞动植物出现；

二叠纪末、三叠纪末和白垩纪末的环境与生物的巨变: 带来面貌截然不同的新生态系统的建立；

2）新物种的出现（替代）

新物种的形成，会引起包括生态位、竞争关系、食物链、网等一系列生态关系的变化，进而引起生态系统结构与功能的变化。

总结：环境变迁和新物种的出现打破原有生态系统的稳定，且不再恢复到原来状态。环境变迁和生物物种的大规模替代往往是相伴发生的，其结果是生态系统的大改变。

**18 现代人类起源的两种学说**

1）多祖论与系统说：认为并不存在单一的发源地，现代人种是土生土长的，是由当地的直立人亚种逐渐演化而成，即现代人的起源是多中心的。依据是许多不同地区的现代人种群具有不同的解剖特征，而他们和该地区化石人类有明显的遗传联系。

2）单祖论与迁徙说：认为现代人类起源于距今20万年前生活在非洲地区的女性。其后代中有一部分在大约13万年前走出非洲，迁移到亚洲和欧洲。这些新移民后来完全取代了当地土著人种，并发展成现代人种。依据是根据对不同族裔妇女胎盘线粒体DNA的类型建立起一个人类谱系模型，研究结果从分子遗传学角度对单祖论提供了有力的支持。单祖论：各人种均属同一物种，共同起源，来自一种古猿。迁徙说：各人种由一个在非洲进化为具有现代人形态的人群向外迁徙，代替各地原有人群形成。

**19 从进化的角度来看，转座有什么生物学意义**

**量子种，遗传学的书上有。产生假基因**