征途2登陆网络连接超时:关于生物进化

我们已经知道地球上现存的有记载的生物种类大约200多万种，还有许许多多种生物没有被我们发现，没有发现的生物数目可能要比已经发现的多10倍，更何况已经绝灭的生物比现存的还要多得多。据估计，曾在地球上生活过的生物种数可能多达5亿～10亿。这么多的生物从无到有，从少到多，从简单到复杂，从低等到高等，一批又一批地“踏上”地球，又“远离”地球走向灭亡，进行着自然界的“新陈代谢”，这就是生物的进化。（板书）
设问：生物为什么会进化？生物进化的实质是什么？生物进化有什么规律？
讲述：19世纪，达尔文提出的以自然选择学说为核心的生物进化论，已被广大学者所承认，任何理论通常都要随着知识的增加而改进，随着遗传学和生态学等现代生物科学的发展和深入到生物进化理论的研究，使达尔文进化理论不断完善和发展，形成了以自然选择学说为基础的现代生物进化理论。（板书）

总结归纳出达尔文自然选择学说的主要内容是什么？有什么重要意义及局限性？
（回答：主要内容包括：过度繁殖，生存斗争，遗传变异、适者生存。）
提问：什么是过度繁殖？
（回答：任何一种生物的繁殖能力都很强，在不太长的时间内能产生大量的后代表现为过度繁殖。）
提问：为什么自然界中的生物总是繁殖的多生存下来的少呢？
（回答：因为生存条件是有限的，生物在争夺有限的空间和食物的情况下同种生物个体之间、种与种之间、生物与无机环境之间进行着激烈的生存斗争，斗争的结果是一部分个体被淘汰。）
提问：生物个体的幸存与被淘汰的基础是什么？
（回答：生物个体具有既能保持亲本的性状又会出现不同的变异性状。达尔文清楚地知道可遗传的变异是生物进化的基础。）
提问：在生存斗争中，什么样的个体容易获胜，并生存下来？
（回答：有利变异个体容易在生存斗争中获胜并将这些变异遗传下去，不利变异个体则容易被淘汰。达尔文把这种适者生存不适者被淘汰的过程叫作自然选择。）
在长期的自然选择过程中，微小的有利变异得到积累变为显著变异，从而产生了适应特定环境的生物新类型，这就是生物进化的原因。
提问：达尔文自然选择学说有什么重要意义？
（回答：科学的解释了：（1）生物进化的原因；（2）生物的多样性和适应性。）
提问：什么是生物进化的原因？
（回答：在长期的自然选择过程中，微小的有利变异得到积累变为显著变异，从而产生了适应特定环境的生物新类型，这就是生物进化的原因。）
讲述：由于受到当时科学发展水平的限制，自然选择学说对于（1）遗传和变异的本质，（2）自然选择如何对可遗传的变异起作用的问题不能作出科学的解释。
在21世纪的今天，随着现代生物科学的发展，关于生物进化过程的研究，虽然仍以达尔文进化理论为框架，但达尔文原来的思想却被大大改进和扩展了。关于自然选择等问题的研究，已经从生物个体为单位发展到了以种群为基本单位。形成了以自然选择学说为基础的现代进化理论。（板书）
设问：现代生物进化理论的主要内容包括哪几方面？
讲述：主要内容包括四个方面：
（1）种群是生物进化的单位；
（2）突变和基因重组产生进化的原材料；
（3）自然选择决定生物进化的方向；
（4）隔离导致物种的形成。
提问：为什么说种群是生物进化的单位呢？种群的定义是什么？
讲述：请通过实例分析归纳出种群的概念。例如：
（1）一个池塘中的全部鲤鱼；
（2）一个池塘中的全部鱼；
（3）一片草地上的全部植物；
（4）一片草地上的全部蒲公英。
引导学生总结出（1）与（4）属于种群，因此，总结出种群是指生活在同一地点的同种生物个体的总和。
提问：种群的组成有什么特点？个体之间存在着什么关系？
（回答：种群个体间具有年龄和性别的差异，并不是机械的结合在一起。个体之间存在关系是：彼此可以交配实现基因交流，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。）
讲述：因此说种群是生物繁殖的基本单位。达尔文清楚地知道只有能遗传的变异才对进化过程有意义。也就是说可遗传的变异是物种或种群进化的基础。
提问：进化所需要的变异的来源有几方面？
（回答：突变和基因重组。）
讲述：由减数分裂和有性生殖引起的基因重组，通过产生不同基因的组合，都提高了群体的可遗传变异。例如，人有23对染色体，即使每对染色体只含有一对杂合的等位基因，通过自由组合就会产生出8万多种不同配子，这样在一个新生儿中就可能有6′l07个以上的基因重组。考虑到染色体上有许许多多对杂合基因，因此实际上基因重组数可能是一个天文数字。由此可见，一个个体所含的基因仅仅是种群中基因的小小组成部分。
提问：种群中全部个体的基因称为什么？
（回答：一个种群所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。）
讲述：我们知道多指为显性基因控制的遗传病，而绝大多数人表现为正常。白化病是隐性基因控制的遗传病，但绝大多数人表现正常。
提问：以上事实说明了什么？
（回答：说明不同的基因在种群的基因库中所占的比例是不同的。）
讲述：某种基因在某个种群中出现的比例叫做基因频率。
提问：怎样才能知道某种基因的基因频率呢？
讲述：可通过抽样调查的方法获得。例如，从某种种群中随机抽出100个个体测知基因型为AA、As、aa的个体分别为30、60和10，其中A基因频率为多少？a基因频率为多少？教师的引导下由学生自己计算得出：
A基因频率＝
a基因频率＝
提问：（1）种群中某基因的频率能否发生变化？（2）导致种群中某基因频率发生变化的因素有哪些？
观看：用CAI课件模拟英国曼彻斯特地区桦尺蠖从19世纪中期到20世纪中期，浅色型桦尺蠖和黑色型桦尺蠖所占比例发生剧烈变化的过程。首先出现19世纪中期长满地衣的浅色树干及树干上栖息着浅色与黑色9：1的桦尺蠖的画面。
提问：1850年以前该地区的桦尺蠖为什么以浅色为主？黑色个体很少的原因是什么？
回答：因为浅色与环境色彩相似，是桦尺蠖的保护色。黑色易被天敌捕食，而受到控制。
讲述：调查发现浅色基因频率为95％，黑色基因频率为5％，这说明黑色基因是突变产生的。
观看：出现第二个画面，即随着英国工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑色的树干及栖息着浅色与黑色1：9的两色桦尺蠖。
探究实验：让学生背对电脑屏幕，教师哨声一响学生转身迅速用鼠标点掉一个桦尺蠖，哨声一响再背过身去这样重复多次后，统计剩下的两色桦尺蠖的数量。
讨论：（1）多数幸存者的颜色与生存环境有什么关系？
（回答：与生存环境颜色相近。）
讨论：（2）你的实验结果与自然选择有什么关系？
（回答：与自然选择结果类似。）
提问：以上实验结果说明两色桦尺蠖的数量变化的根本原因是什么？
（回答：原因是黑色基因（S）与浅色基因（s）两种基因出现的频率发生了改变，这是长期自然选择的结果。）
讲述：由此可见，种群中的基因频率是可以改变的，导致基因频率改变的因素是：基因突变、基因重组、自然选择。
总之，种群中的个体一代一代死亡，但基因库却在代代相传的过程中保持和发展。因此说，生物进化的过程实质上就是种群基因频率发生变化的过程。所以说种群是进化的单位。

由中科院南京地质古生物所陈均远研究员、云南大学侯先光教授和西北大学舒德干教授率领的科研团队，经过多年拼搏，由他们共同领衔的《澄江动物群与寒武纪大爆发》项目在早期生命演化研究中取得重大突破，被誉为“二十世纪最惊人的科学发现之一”，在2004年2月20日颁发的国家自然科学奖评选中荣膺一等奖，也是近年我国在基础研究领域中罕见的重大成果。

据了解，在古生物学中，有一个很吸引人的谜，就是到底有没有发生过“寒武纪大爆发”，寒武纪是距今5.7亿～5.1亿年前的一个地质年代。

我国科学家从1984年到今天的20年中，在发现澄江动物群及其研究中，证明云南澄江动物群是一个举世罕见的化石宝库。澄江动物群及研究证实“寒武纪大爆发”在距今5.3亿年前确实曾经发生，最令人震撼的则是在这一事件发生的短短数百万年（可能只有200万年）间，几乎所有现生的动物门类和许多已灭绝的生物，突发式地出现于寒武纪地层，而在更古老的地层却完全没有其祖先型的生物化石发现。因此，“寒武纪大爆发”可看作是动物门类结构蓝图诞生的大事件。

20年中，大量的澄江动物群化石发现为探索“寒武纪大爆发”提供了实证依据，并揭示了多姿多彩的“寒武纪大爆发”动物世界的全貌轮廓。这些化石主要包括：最古老真脊椎动物、无脊椎向有脊椎过渡动物、节肢动物、螯肢动物、甲壳动物、软体动物、毛颚动物（箭虫）等等动物的起源化石。

澄江动物群大量化石为我国科学家提高研究水平和理论创新奠定了坚实基础。与国际同类研究相比，1909年发现于加拿大中寒武纪的布尔吉斯页岩动物群，被誉为古生物的天堂，近一个世纪以来，经英、美、加、意等国科学家持续研究而在早期生命研究领域独占鳌头，而澄江动物群则比布尔吉斯页岩动物群时间更早，年代向前推进了约1500万年；澄江动物群研究成果纠正了布尔吉斯页岩动物群研究中的一些错误，如怪诞虫背腹的颠倒；澄江动物群研究首次对“寒武纪大爆发”本质进行了系统理论阐述，正确诠释了“寒武纪大爆发”事件；在现生动物门和亚门化石的发现、脊椎动物和节肢动物的起源和早期演化、绝灭类群解剖学和亲缘性等研究中超越了布尔吉斯页岩的研究。对自下而上倒锥形进化理论模型提出挑战，为自上而下的爆发式理论模型提供了化石证据；提出了神经脊动物的概念；创建了无脊椎动物演化五个阶段的假说。

澄江动物群化石发现及研究在国际上产生了广泛而强烈的反响。这项研究在国际权威杂志《Nature》和《Science》发表论文14篇，其中第一作者13篇，这两个刊物另有9篇专评，对“奇虾”、“抚仙湖虫”、“澄江动物群专著”、“叶足类”、“海口虫”、“海口鱼和昆明鱼”等研究进行正面评论；出版专著6部；37篇论文被SCI收录；70篇被SCI引用842次。

国际上一些知名的报刊出版物以“东方的神秘”、“挑战达尔文”、“脊索动物的起源”、“逮住第一鱼”等为题，对澄江动物群进行专题介绍和评论。澄江动物群相关研究曾在近年几次入选中国十大科技进展新闻。我国在近年还主办了“寒武纪大爆发”和动物多样性起源等国际研讨会，曾在日本、德国等地举办澄江动物化石展览。

澄江动物群与“寒武纪大爆发”研究项目在科技部、教育部、中科院、国家自然科学基金委等资助和支持下，目前取得了阶段性成果，这项发现及研究正方兴未艾。