发育和进化关系.ppt
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1、关于发育与进化关系第一张,PPT共五十三页,创作于2022年6月达尔文的发育和进化观达尔文的发育和进化观 1828 1828年,年,Von BaerVon Baer提出提出“生物发生律生物发生律(biogenetic law)”(biogenetic law)”。要点:。要点:n较高一级动物的胚胎并不重现相关的较低一级较高一级动物的胚胎并不重现相关的较低一级动物的成体形式,但是较高一级动物的胚胎发动物的成体形式,但是较高一级动物的胚胎发育存在着相关的较低一级动物胚胎相似的阶段。育存在着相关的较低一级动物胚胎相似的阶段。第二张,PPT共五十三页,创作于2022年6月 1859 1859年,达尔文
2、完成年,达尔文完成“物种起源物种起源”。发现:。发现:1.1.胚胎发育对于了解生物进化非常重要,并把胚胎视为胚胎发育对于了解生物进化非常重要,并把胚胎视为推测动物彼此之间进化关系的可靠线索。推测动物彼此之间进化关系的可靠线索。2.2.动物胚胎有时会产生某些与成体不相称的结构,但动物胚胎有时会产生某些与成体不相称的结构,但这些结构都与其他动物显示出某种相关性。这些结构都与其他动物显示出某种相关性。3.3.适应能使有机体在特定环境下存活,适应发生在胚胎适应能使有机体在特定环境下存活,适应发生在胚胎发育后期。种和属间的差异只有在胚胎发育晚期才发发育后期。种和属间的差异只有在胚胎发育晚期才发生。生。第
3、三张,PPT共五十三页,创作于2022年6月达尔文认为,应从达尔文认为,应从两个方面两个方面观察观察“变异的世代变异的世代”:1.1.寻找两种或两种以上动物胚胎之间的同源性寻找两种或两种以上动物胚胎之间的同源性(homology)(homology),强调世代共同性。,强调世代共同性。2.2.发现动物发育如何改变,产生适应特定环境的结构,发现动物发育如何改变,产生适应特定环境的结构,强调变异强调变异(modification)(modification)。n达尔文自己并未试图用胚胎学资料对系统发育进达尔文自己并未试图用胚胎学资料对系统发育进行完整的构思。但其影响了当时许多学者去这样行完整的构思
4、。但其影响了当时许多学者去这样做。做。第四张,PPT共五十三页,创作于2022年6月n18911891年,年,MetchnikoffMetchnikoff指出:进化来自于胚胎的变指出:进化来自于胚胎的变异,而不是成体的变异。当时普遍认为有机体是异,而不是成体的变异。当时普遍认为有机体是通过胚胎发育变化而进化。通过胚胎发育变化而进化。nHaeckelHaeckel明确指出:任何有机体的进化都是较低一级明确指出:任何有机体的进化都是较低一级动物胚胎发育至最后时期之后再增加一个新时期的动物胚胎发育至最后时期之后再增加一个新时期的结果。整个动物界由低级到高级就代表人类发育的结果。整个动物界由低级到高级
5、就代表人类发育的缩影。缩影。第五张,PPT共五十三页,创作于2022年6月胚胎发育变化是如何发生的?胚胎发育变化是如何发生的?n1919世纪末,试图通过细胞谱系分析把个体发育和系统发世纪末,试图通过细胞谱系分析把个体发育和系统发生联系起来。生联系起来。nWilsonWilson特别强调运用胚胎同源性建立系统发育关系。特别强调运用胚胎同源性建立系统发育关系。Wilson(1898)Wilson(1898)发现:不论在哪一种动物中,同样的发现:不论在哪一种动物中,同样的器官总是来源于同一组细胞。因此,他认为这些动器官总是来源于同一组细胞。因此,他认为这些动物享有共同祖先。物享有共同祖先。第六张,P
6、PT共五十三页,创作于2022年6月nLillieLillie则强调卵裂变异性而不是相似性。则强调卵裂变异性而不是相似性。Lillie Lillie(1898)(1898)发现:贻贝发现:贻贝(Unio)(Unio)卵裂会发生改变,产生钩介卵裂会发生改变,产生钩介幼虫,在水中流动生活。他认为:研究进化最好集中幼虫,在水中流动生活。他认为:研究进化最好集中于研究使动物能在特定环境下生存的胚胎发育变化,于研究使动物能在特定环境下生存的胚胎发育变化,而不是集中于研究同源性。而不是集中于研究同源性。第七张,PPT共五十三页,创作于2022年6月n至此,对发育和进化的研究出现两种主要方法:各类至此,对发
7、育和进化的研究出现两种主要方法:各类不同动物之间的基本统一性、各种动物适应特定环境不同动物之间的基本统一性、各种动物适应特定环境的发育变化。的发育变化。n这两种方法至今仍是研究发育和进化的主要手段。这两种方法至今仍是研究发育和进化的主要手段。n达尔文认为:动物统一性和发育变化在时间上可达尔文认为:动物统一性和发育变化在时间上可以分开,即在发生早期可以发现统一性,而在发以分开,即在发生早期可以发现统一性,而在发育后期则发生歧异适应环境。育后期则发生歧异适应环境。第八张,PPT共五十三页,创作于2022年6月新门类的形成n有机体是如何从一种形体模式进化出另一种形体模有机体是如何从一种形体模式进化出
8、另一种形体模式的呢?式的呢?n首选的途径可能是改变最早期的胚胎发育阶段。首选的途径可能是改变最早期的胚胎发育阶段。1.可能受细胞质决定子分布改变的影响,可能受细胞质决定子分布改变的影响,2.也可能受一个细胞或一组细胞分裂速度改变的影响,也可能受一个细胞或一组细胞分裂速度改变的影响,3.还可能受细胞分裂时位置改变的影响。还可能受细胞分裂时位置改变的影响。第九张,PPT共五十三页,创作于2022年6月第十张,PPT共五十三页,创作于2022年6月n另一种途径可能与幼虫变异有关。达尔文认为:幼另一种途径可能与幼虫变异有关。达尔文认为:幼虫形态相似性表明它们具有共同血统。虫形态相似性表明它们具有共同血
9、统。第十一张,PPT共五十三页,创作于2022年6月模块化:通过发育产生进化的先决条件n发育非常复杂,其调节非常精细,胚胎发育是如何发发育非常复杂,其调节非常精细,胚胎发育是如何发生变化的?生变化的?n一度曾有人认为:促进进化的惟一途径是在胚胎发育末期再一度曾有人认为:促进进化的惟一途径是在胚胎发育末期再增加一个发育步骤。但是,现在知道,即使在发育早期也能增加一个发育步骤。但是,现在知道,即使在发育早期也能改变产生进化新结构。改变产生进化新结构。n发育过程中能够变化的原因是胚胎像有机体成体一样,发育过程中能够变化的原因是胚胎像有机体成体一样,由彼此相互作用的一系列组件或模块由彼此相互作用的一系
10、列组件或模块(modules)(modules)构成。构成。第十二张,PPT共五十三页,创作于2022年6月模块的概念模块的概念n细胞细胞 组织组织 器官器官 系统系统 Dyke(1988)Dyke(1988)称这种等级系统为等级相互作用模块排列称这种等级系统为等级相互作用模块排列(level-interactive modular array)(level-interactive modular array)。n发育过程中,等级相互作用模块包括形态发生场、细发育过程中,等级相互作用模块包括形态发生场、细胞谱系、成虫盘、昆虫副体节和脊椎动物器官原基。胞谱系、成虫盘、昆虫副体节和脊椎动物器官原基
11、。第十三张,PPT共五十三页,创作于2022年6月n发育通过相互作用的不同模块而发生。发育通过相互作用的不同模块而发生。n有机体由彼此协调一致的单元构成。有机体由彼此协调一致的单元构成。n模块单元能使身体不同部分在不影响其他功能的模块单元能使身体不同部分在不影响其他功能的情况下发生变化。情况下发生变化。第十四张,PPT共五十三页,创作于2022年6月模块化模块化(modularity)的基本原理的基本原理n分离分离(dissociation)(dissociation)n复制和变异复制和变异n协同选择协同选择第十五张,PPT共五十三页,创作于2022年6月分离:异时性和异速生长分离:异时性和异
12、速生长n胚胎发育的模块化使胚胎发育可以发生时空变胚胎发育的模块化使胚胎发育可以发生时空变化。通过突变和环境干扰,胚胎某一部分可以化。通过突变和环境干扰,胚胎某一部分可以独立于其他部分而发生变化。独立于其他部分而发生变化。n异时性异时性(heterochrony)(heterochrony)是指胚胎发生过程中,两是指胚胎发生过程中,两个发育过程的相对时间选择的改变。即一个模块可个发育过程的相对时间选择的改变。即一个模块可以改变其相对于胚胎另外一个模块的表达时间。以改变其相对于胚胎另外一个模块的表达时间。第十六张,PPT共五十三页,创作于2022年6月n热带荣螈属成员之间爪的差异最能说明发育时间的
13、改变热带荣螈属成员之间爪的差异最能说明发育时间的改变对不同动物形态和生态习性所起的作用。对不同动物形态和生态习性所起的作用。第十七张,PPT共五十三页,创作于2022年6月n基本保守,比例变化大,有的出现了融合和丢失基本保守,比例变化大,有的出现了融合和丢失第十八张,PPT共五十三页,创作于2022年6月n荣螈幼体阶段性细胞初期发育荣螈幼体阶段性细胞初期发育(progenesis)(progenesis)也称为幼态也称为幼态成熟成熟(neoteny)(neoteny)过程中就存在异时性。过程中就存在异时性。第十九张,PPT共五十三页,创作于2022年6月n蛙类也可以直接发育为成蛙,不存在水中生
14、活的蝌蛙类也可以直接发育为成蛙,不存在水中生活的蝌蚪时期,其卵子产于陆地上。蚪时期,其卵子产于陆地上。n这种直接发育需要卵子储存大量卵黄提高营养。这种直接发育需要卵子储存大量卵黄提高营养。n卵黄含量增大本身就是异时性的一个例子,它涉及卵子卵黄含量增大本身就是异时性的一个例子,它涉及卵子发生时卵黄合成时间的延长或卵黄出现迅速合成期。发生时卵黄合成时间的延长或卵黄出现迅速合成期。第二十张,PPT共五十三页,创作于2022年6月n当有机体不同部分以不同速度生长时即出现异速生长当有机体不同部分以不同速度生长时即出现异速生长(allometry)(allometry)。异速生长在形成不同形体结构方面十。
15、异速生长在形成不同形体结构方面十分重要。分重要。第二十一张,PPT共五十三页,创作于2022年6月第二十二张,PPT共五十三页,创作于2022年6月复制和变异复制和变异n模块化可以允许复制和变异。模块化可以允许复制和变异。n复制形成多余的结构,而变异则能使多余结构获得新功能。复制形成多余的结构,而变异则能使多余结构获得新功能。n复制形成多余结构后,其中一个可以保持原有功能不变,复制形成多余结构后,其中一个可以保持原有功能不变,而另一个则可自由突变,功能发生歧化。而另一个则可自由突变,功能发生歧化。n分子水平:分子水平:TGF-betaTGF-beta家族等家族等n组织水平:体节、脊椎等,汗腺和
16、乳腺等组织水平:体节、脊椎等,汗腺和乳腺等第二十三张,PPT共五十三页,创作于2022年6月协同选择协同选择nEngrailedEngrailed基因:果蝇胚胎分节、决定神经元、基因:果蝇胚胎分节、决定神经元、使幼虫阶段的成虫盘形成前后极轴。使幼虫阶段的成虫盘形成前后极轴。n没有一种结构是预定专为某种特定目的而存没有一种结构是预定专为某种特定目的而存在的。换言之,既存单元可以根据需要产生在的。换言之,既存单元可以根据需要产生新功能。新功能。n组织学水平:脊椎动物的翅组织学水平:脊椎动物的翅第二十四张,PPT共五十三页,创作于2022年6月n每一次演化,前肢结构都演变执行全新的功能。每一次演化,
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- 关 键 词:
- 发育 进化 关系
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