一、课程性质与学习目的
进化生物学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,是生物学最大的统一理论, 在进化理论的框架下,细胞学、植物学、动物学、生理学、比较解学、古生物学、胚胎学、分类学、遗传学和分子生物学等不同层次的研究结果得到了统一。进化生物学所涉及的范围很广,生物大分子、基因和基因组、细胞、生物个体、生物群体以至地球上的整个生物圈的发展和变化都与生物进化有关,从而在各个水平上的生物结构都有其起源与进化的历史。什么是生命,生命如何产生,物种如何形成,生物界为什么有如此惊人的复杂性和多样性,它们是如何进化的……这一切,对于生物科学专业的学生是必不可少的知识。此外,学习本课程,对于当代大学科学世界观的形成,思维能力的培养,对提高识别真伪科学的能力,具有十分重要意义。
通过该课程的教学,目的是让学生掌握进化生物学的基本原理和重大理论。让学生在了解生命的产生、发展的同时,掌握生物与环境、宏观与微观水平上的进化过程、表型进化与遗传系统进化的辩证统一关系,掌握生物界进化发展的规律以及如何运用这些规律更好地服务于人类,了解研究生物进化的各种方法和当前进化生物学诸多领域的研究进展和重大争议。
二、课程的内容及考核目标
1.课程内容和考核总目标:
本课程全面介绍生命产生、发展,并将现代综合进化论与现代分子生物学的研究成果融为一体,从生物与环境、微观与宏观、表型进化与遗传系统进化的辨证统一关系出发,阐明生物界进化发展的规律以及如何运用这些规律更好地服务于人类。
学习本课程,要求学生掌握生物大分子、生命、细胞、物种、人类以及行为的起源,生物进化发展的分子基础和一般规律,进化方向的复杂性和多样性等。了解进化生物学研究的一般方法,了解进化生物学学术界的重大争议。能够灵活运用进化生物学的基本理论知识和实验方法,解决一些实践问题。
2.章节内容及考核目标:
第一章 绪论
基本内容:
一、进化生物学研究的对象
(一)广义进化
(二)生物进化
(三)生物进化论与进化生物学
二、进化科学的产生和发展
(一)进化思想的产生
(二)进化论的形成
1.拉马克学说的创立及其主要内容
2.达尔文学说的创立及其主要内容
(三)进化论的发展
1.现代综合进化论;
2.分子进化论;
3.间断平衡论
(四)进化论在我国的传播
(五)进化生物学发展的新方向
重点内容:
进化论的形成过程,拉马克学说、达尔文学说的主要内容,现代综合进化论、分子进化论、间断平衡论的主要观点。
考核目标:
掌握进化、生物进化、生物进化论、进化生物学、神创论、灾变论等基本概念,掌握进化论形成的过程,进化论的进一步发展,掌握达尔文之前关于生物进化的学说,了解进化论在我国的传播及进化生物学发展的方向。
第二章 生命及其在地球上的起源
基本内容:
一、生命的本质
(一)生命的物质基础
1.化学成分的一致性;
2.结构的有序性
(二)生命活动的基本特性
(三)生命和熵
二、生命在地球上的起源
(一)人类对生命起源的几种认识
1.原始的自然发生论;
2.“天创论”;
3.“生生论”与“天外胚种论”;
4.新自然发生论
(二)生命起源的条件
1.地球的诞生;
2.早期地球条件;
3.地球大气的演化
4.早期地球可以利用的能源
(三)生命起源的过程——前生命化学演化学说
1.从无机小分子生成有机小分子;
2.从有机小分子发展成生物大分子;
3.由生物大分子组成多分子体系;
4.原始生命的出现
三、遗传密码的起源和的进化
(一)最早的遗传密码子
(二)密码进化方向;
(三)密码进化的过程
(四)病毒起源和裸基因学说
四、有关生命起源问题的探讨
(一)深海热泉与生命起源
(二)天体撞击与生命起源
(三)其他天体上是否有生命
(四)现在地球上是否存在生命起源过程
重点内容:
生命起源的条件,生命起源的化学演化学说,遗传密码的起源和的进化,熵与生命的关系。
考核目标:
掌握熵、耗散结构、团聚体、类蛋白质微球体等基本概念,掌握生命和熵的关系,掌握生命起源的条件,生命起源的化学演化学说,遗传密码的起源和的进化过程,了解生命的物质基础和生命的基本特征,了解有关生命起源的其它学说。
第三章 细胞的起源与进化
基本内容:
一、最原始细胞的起源
(一)超循环组织模式
(二)阶梯式过渡模式
二、细胞的进化
(一)原核细胞的出现
(二)古细菌的发现和早期生物三分支进化观点的形成。
(三)真核细胞的祖先
(四)真核细胞起源的途径
1.内共生说;
2.渐进说;
3.核的起源;
4.其它细胞器的起源
5.原核细胞演变成真核细胞的历程。
三、真核细胞起源的意义
重点内容:
真核细胞起源的途径,阶梯式过渡模式和内共生说。
考核目标:
掌握超循环组织模式、阶梯式过渡模式、分子准种、古细菌、内共生起源学说、渐进式起源学说和膜进化理论等的基本概念和基本内容,细胞进化的关键环节,真核细胞起源内共生学说的合理性,核的起源,原核细胞演变成真核细胞的历程;了解真核细胞起源的意义,真核细胞可能的祖先。
第四章 生物发展史
基本内容:
一、化石和地质年代的划分
(一)化石
1.化石的种类;
2.化石形成的条件和原因
(二)地质年代
1.地质年代的划分;
2.地质年代的测定
二、生物界系统发展概况
(一)生物界的系统发展
1.植物界系统的发展
2.动物界系统的发展
(二)生物界系统发展的规律
1.生物进化的进步性
2.生物进化的阶段性
3.生物进化的多样性
三、几种生物的进化史
(一)象的进化史
(二)马的进化史
四、生物的分界
(一)二界说
(二)三界说
(三)四界说
(四)五界说
重点内容:
生物进化史,化石种类及成因,植物界系统和动物界系统的演化阶段,生物界系统发展的规律,马的进化史,生物分界的几种学说。
考核目标:
掌握化石、硅化木、标准化石、三放型腰带、四放型腰带等基本概念,掌握按化石划分的生物进化史,化石种类及成因,用放射性测定岩石年代,植物界系统和动物界系统的演化阶段,生物界系统发展的规律,马的进化史,生物分界的几种学说。了解象的进化史,鸟类起源的几种假学。
第五章 生物表型的进化
基本内容:
一、形态结构的进化
(一)新构造的起源及其在进化中的意义
(二)形态结构的进化的两个方向:复杂化和简化
(三)形态结构进化的总趋势;复杂性的提高和多样性的增长
二、生理机能的进化
(一)新机能的起源及其在进化中的意义
(二)新机能起源的基本方式
1.机能的强化;
2.机能的扩大;
3.机能的更替;
4.新机能的产生
(三)机能进化的实例
1.代谢途径的进化;
2.营养方式的进化;
3.免疫功能的进化
(四)结构和功能进化的统一性
三、行为进化
(一)行为进化的基本环节
(二)动物行为的生理基础和遗传基础
(三)通讯行为的进化
1.通讯方式的类型;
2.通讯信号的起源;
3.通讯系统的开发利用
(四)争斗行为的进化
1.有节制的争斗形式;
2.斗争模式的评估;
3.争斗中的“有产者”原则
(五)利他行为的进化
1.利他行为的含义;
2.利他行为的类别;
3.利他行为的生物学意义
(六)性行为的进化
1.性的演化史;
2.性行为进化的实例;
3.影响性行为进化的因素
(七)行为进化的研究方法
1.比较、推理法;
2.观察、实验法
重点内容:
新构造、新功能新机能的起源及在进化中的地位,新功能起源的几种基本方式,争斗中的“有产者”原则,ESS理论,性行为进化,利他行为进化的机制及生物学意义。
考核目标:
掌握行为、信号、ESS、亲缘选择、性选择等基本概念,掌握新构造、新功能新机能的起源及在进化中的地位,新功能起源的几种基本方式,争斗中的“有产者”原则,ESS理论,利他行为进化的机制及生物学意义。了解代谢功能、营养功能、免疫功能的进化,动物通讯系统的开发利用,了解性行为进化及研究方法。
第六章 生物遗传物质的进化
基本内容:
一、染色体的进化
(一)染色体数量的进化——增加和减少
(二)染色体结构的进化
(三)染色体功能的分化
二、基因与基因组的进化
(一)基因的进化
1.基因结构的进化——内含子的起源与进化
2.基因功能的进化——功能的分化与多功能
3.新基因的起源
基因重复;基因延长;杂种基因;获得新功能的基因突变
(二)基因组的进化
1.基因组进化的总趋势
核酸量的变化;核酸序列的变化
2.基因组结构的进化
基因组扩增;基因家族的进化;假基因的进化;转座与基因组的进化
三、蛋白质和蛋白质组的进化
(一)蛋白质的进化
1.同种蛋白质氨基酸序列的差异
2.不同蛋白质进化速率比较
3.不同蛋白质分子间的协进化
4.结构域与进化
(二)关于蛋白质组进化的讨论
重点内容:
染色体进化的方式和途径,内含子的起源假说,新基因的起源,基因组进化的总趋势,基因组结构的进化规律,蛋白质的进化规律。
考核目标:
掌握基因共享、基因延长、外显子必组、基因组扩增、致同进化、假基因、基因水平转移等一些基本概念,掌握染色体进化的方式和途径,内含子的起源假说,新基因的起源,基因组进化的总趋势,基因组结构的进化规律,蛋白质的进化规律。了解蛋白质组进化的研究现状。自读“基因组学——从结构到进化”
第七章 生物的微观进化
基本内容:
一、微观进化的概念
二、生物微观进化的单位——无性繁殖系和种群
三、种群的遗传结构
(一)种群遗传基础的杂合性
(二)基本频率和基因型频率
(三)群体遗传平衡——Hardy-Weinberg定律
1.什么是遗传平衡;
2.在一定条件下基因频率和基因型频率代代保持恒定;
四、改变基因频率的因素
(一)突变对基因频率的影响
频发突变和非频发突变;频发突变对基因频率的影响
(二)在选择作用下基因频率的变化
适合度和选择系数;选择对基因频率变化的影响
(三)迁移(基因流动)对基因频率的影响
(四)遗传漂变对基因频率的影响
什么是遗传漂变;遗传漂变的作用原理
五、自然选择的作用
(一)自然选择的概念
(二)自然选择的类型
正态化选择;单向性选择;分歧性选择;平衡性选择;性选择
(三)自然选择的意义
1.自然选择是一个创造性过程;
2.自然选择是一个决定性过程
六、适应
(一)适应的概念
(二)适应形成的条件
(三)自然选择下的适应进化
(四)适应的相对性
(五)适应在进化中的作用
七、微观进化在生物进化中的意义
重点内容:
遗传平衡理论,选择、突变、迁移、遗传漂变对基因频率的影响,遗传漂变产生的原因及作用机理,自然选择的类型及对种群的影响,适应形成的条件,自然选择下的适应进化,适应的相对性。
考核目标:
掌握基因频率、基因型频率、适合度、选择系数、正态化选择、前进性选择、平衡性选择等基本概念,掌握遗传平衡理论,掌握选择、突变、迁移、遗传漂变对基因频率的影响,遗传漂变产生的原因及作用机理,自然选择的类型及对种群的影响,适应形成的条件,自然选择下的适应进化,适应的相对性。了解影响选择有效程度的因素。
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