第二講生命現(xiàn)象

1、第 12 單元,我們都是一家人 -演化,【本著作除另有註明外，採取創(chuàng)用CC「姓名標(biāo)示－非商業(yè)性－相同方式分享」臺灣2.5版授權(quán)釋出】,思考『蓋婭 (Gaia)』與『生命(Life) 』,思考『生物多樣性 』,,en:User:Justin,思考『植物的多樣性分佈』,Sten Porse,思考-達(dá)爾文和黑猩猩,相似度 99% !,user:snowyowls,思考物種起源 – 生命、人從何而來？,蘇格拉底(Socrates)， 470-

2、399B.C. 歸納法(Inductive method)： 類化 (Generalization)與分類(Classification)的概念,西方自然史家對生命史的觀察與記述…,,Copy of Lysippos , Photographer/source- Eric Gaba (User:Sting),亞里斯多德 (Aristotle)384-322 B.C. 自然之梯 ，理型,,早期博物學(xué)家的觀點,Copy of Ly

3、sippos , Photographer/source- Eric Gaba (User:Sting),,臺灣大學(xué) 羅竹芳,蒲林尼 (Plinius ) “ the Elder”，23～79 B.C.,羅馬時期的自然史…,地理大發(fā)現(xiàn)的啟示-1400-1600,諾亞方舟有多少個房間？,1627年代之世界地圖樣貌,達(dá)爾文之前的生物學(xué)家們?nèi)绾慰创问?,布豐 Buffon,居維葉 Cuvier,林奈 (C. Linnaeus,瑞典17

4、58) 的貢獻(xiàn):生物學(xué)命名的二名法(binomial system of nomenclature)Type (模式標(biāo)本) 的概念:holotype(正模標(biāo)本 ), paratype布豐 (Buffon)居維葉 (Cuvier),林奈Linnaeus,拉馬克 (Larmack) 對生命形式的觀點,提出：生命形式可變 (Transition of Organism)解釋機(jī)制-後天獲得性遺傳 (Inheritance of Acq

5、uired Characteristics),Larmack 1744-1829,明代記載的非洲長頸鹿,,Licence : Licence GFDL. Auteur :User:Valérie75,,Luca Galuzzi (Lucag),達(dá)爾文(Charles Darwin)的生命史觀：,1809-1882,達(dá)爾文(Charles Darwin,1809)的生命史觀： 生命經(jīng)由天擇 (Natural Sele

6、ction) 產(chǎn)生改變小獵犬號的航行之旅 (Voyage of the Beagle,1831-1836),加拉巴哥群島,,Made by user de:WEBMASTER,達(dá)爾文雀-Darwin Finch,【小獵犬號環(huán)球航行記】中的插圖,達(dá)爾文與雀鳥(影片2’19 ),天擇與演化的適應(yīng)者,達(dá)爾文之後 100 年，1970 年代普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家彼得和蘿絲瑪莉．格蘭特欲瞭解達(dá)爾文如何判定演化的機(jī)制，探究加拉巴哥達(dá)芙妮麥哲小島的達(dá)

7、爾文雀。該島 1977 年遭逢旱災(zāi)之後，兩種達(dá)爾文雀數(shù)量從 1,300 隻降至 300 隻，中型達(dá)爾文雀 (主食種子) 損失 85 % 的族群。與 1976 年相比，有較大嘴喙族群增加 6 %，嘴喙增加 0.5 mm，平均深度增加 4-5 %。1984-1985 年卻出現(xiàn)反壓力，大種子變少而小種子變多，因此造成對嘴喙較小者有利之生存條件。最適者為何？不同性狀僅在不同時空環(huán)境下呈現(xiàn)有利，不一定是嘴喙巨大者恆為有利。天擇作用在『生物

8、的表現(xiàn)型』而不是個體之單一『基因』，故天擇不會選擇出所有適合性狀。,華萊士 (Alfred Wallace) 的生物地理觀與生命可變觀對達(dá)爾文天擇理論的貢獻(xiàn)On the Origin of Species by Means of Natural Selection (1859),天擇說(Natural Selection),,,所有生物都具有極高的生殖潛能。遺傳變異存在族群中， 隨機(jī)出現(xiàn) (突變)。生存競爭 (Darwin fit

9、ness)。適應(yīng)值高者存活並延續(xù)遺傳組成。,天擇 (Natural Selection) 與物種形成,生命的形式可改變，物種族群內(nèi)存在變異，新的生命可經(jīng)由演化產(chǎn)生，天擇與適應(yīng)是決定演化的主要機(jī)制。中性演化與遺傳漂變 (drift) 亦在塑造生物多樣性的生命史長河中參與作用。,演化 Evolution,成功解釋了生命的產(chǎn)生生命改變的機(jī)制生命的未來 生物學(xué)或生命科學(xué)的基本問題 終於得到解答?,,Christophe

10、r Walsh, Harvard Medical School,,Tkgd2007,達(dá)爾文無法回答的事？(1859年),遺傳的機(jī)制？生物演化如何在連續(xù)改變中達(dá)成？缺乏孟德爾現(xiàn)代遺傳理論 (1900年) 的達(dá)爾文思想與無法自圓其說的矛盾新達(dá)爾文學(xué)說與現(xiàn)代演化生物學(xué) (Modern synthesis, 1930 (neo-Darwinism)),Gregor Mendel, 1822-1884,物理學(xué)、數(shù)學(xué)、生物化學(xué)與

11、分子生物學(xué)對演化生物學(xué)的貢獻(xiàn)…孟德爾的遺傳學(xué)理論Sutton 的染色體學(xué)說Thomas Morgan 的 果蠅遺傳研究,演化生物學(xué),,Michal Maňas,數(shù)學(xué)家費雪 (Fisher),Modern synthesis (neo-Darwinism) 1930-Haldane, Wright & Fisher….在生物學(xué)上演化的貢獻(xiàn)是無與倫比的 -杜布藍(lán)斯基　　( Nothing in Biol

12、ogy Makes Sense Except the Light of Evolution )-Dobzhansky,新達(dá)爾文主義 (新綜合理論),1950 年代華生與克里克發(fā)現(xiàn) DNA 結(jié)構(gòu)，開啟分子生物學(xué)的新頁,從分子的角度觀察微小的遺傳變異成為可能,華森(James D.Watson)與克里克(Francis Crick ),,,Photo: Marc Lieberman,,Originally uploaded by Madpr

13、imePlease credit "Madeleine Price Ball“ if used in a commercial context,,物種的概念：“種”是什麼？,物種：自然的基礎(chǔ)單元生物種 (BSC, Mayr 1940)：利於操作的概念親緣種 (PSC)Population Thinking：物種以族群呈現(xiàn)自然中，族群內(nèi)的個體存在變異，天擇可改變族群基因與表型頻率。,,物種起源經(jīng)由自然選擇，種 (spe

14、cies) 是什麼？,,University of Konstanz,Nothing in Evolution Makes Sense Except the Light of Population Genetics,Population Thinking物種 = 族群,天擇如何作用,天擇的模式 (Selection patterns)穩(wěn)定選擇 (Stabilizing selection)分裂選擇 (Disruptive s

15、election)定向選擇 (Directional selection),天擇如何改變族群內(nèi)基因與表型頻率,蛋黃蝸牛 (Cepaea)與其多型性 (polymorphism),樺樹蛾的例子,淺色型 (白) 樺樹蛾,深色型 (黑 ) 樺樹蛾,Cepaea hortensis、Cepaea vindobonensis與Cepaea nemoralis,這樣有問題嗎？,,Picture taken byOlaf Leillinger

16、,Picture taken byOlaf Leillinger,Robert Nordsieck (Rnordsieck),User:Erbsensuppe,種化模式 (Pattern of speciation),異域種化 (allopatric speciation)鄰域種化 (parapatric speciation)同域種化 (sympatric speciation),磐古古陸,地理變異可促成物種分化與生成,,

17、Original image of the pangaea made by en:User:Kieff. 中文版 modified by KaurJmeb,,Original uploader was Mcy jerry at en.wikipedia,達(dá)爾文的預(yù)期,化石證據(jù)多顯示為此,演化 (改變) 速率,漸變 (Gradualism) 與點斷平衡 (punctuated equilibrium,頓變),,滅絕 (Extinctio

18、n): 生命必經(jīng)的過程,演化：生命的形式可改變，物種族群內(nèi)存在變異。新的生命可經(jīng)由演化產(chǎn)生，物種會滅絕，生物多樣性經(jīng)由滅絕喪失。背景滅絕 與 大滅絕過去曾發(fā)生五次大滅絕事件寒武紀(jì)(Cambrian)末 500mya 奧陶紀(jì)(Ordovician)末425mya 泥盆紀(jì)(Devonian)末345mya二疊紀(jì)(Permian)末 225mya白堊紀(jì)(Cretaceous)末65mya,已滅絕的不同動物類群,隨之消逝的是物種、

19、 基因與其一切關(guān)聯(lián)性,,Steveoc 86,,Original uploader was Killdevil at en.wikipedia Later version(s) were uploaded by Timefornothing, AzaToth at en.wikipedia,,Mistvan,演化的尺度,巨演化 Macroevolution,微演化 Microevolution,演化發(fā)生學(xué),演化發(fā)生學(xué) (evo-de

20、vo)：一個新的觀點從發(fā)育的角度來理解生命演化不同生物間分享共通的分子機(jī)制與調(diào)控路徑改變相關(guān)基因的表現(xiàn)範(fàn)圍─改變體制結(jié)構(gòu)─生物多樣性實例: Hox 基因群 (動物界) MADS-box (植物界),演化,演化一詞本身並無進(jìn)步的意涵達(dá)爾文對演化所賦予的定義也僅有「代代相傳、可改變」的生物意義。因此生命本身並非固定不變的形式，在漫長的生命史中，生命會改變，新的生命會產(chǎn)生，舊有的生命會滅絕，天擇從中作用並挑選適應(yīng)值高者。這一切的改

21、變，就是生命的演化。,Page 37,參考書目與影片,參考書目Neil A. Campbell, Jane B. Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson (2008). Biology . Eighth edition.Chapter 22~25. San Francisco: Ben