生物變異能得到新物種的方式是基因突變和染色體變異。
在真核生物的體內,染色體是遺傳物質(zhì)DNA的載體。當染色體的數目發(fā)生改變時(shí)(缺少,增多)或者染色體的結構發(fā)生改變時(shí),遺傳信息就隨之改變,帶來(lái)的就是生物體的后代性狀的改變,這就是染色體變異。
一個(gè)基因內部可以遺傳的結構的改變, 基因突變
基因突變是指基因的分子結構的改變,即基因中的脫氧核苷酸的排列順序發(fā)生了改變,從而導致遺傳信息的改變。基因突變的頻率很低,但能產(chǎn)生新的基因,對生物的進(jìn)化有重要意義。發(fā)生基因突變的原因是 DNA在復制時(shí)因受內部因素和外界因素的干擾而發(fā)生差錯。典型實(shí)例是鐮刀形細胞貧血癥。基因突變是誘變育種的理論基礎。
染色體變異是指染色體的數目或結構發(fā)生改變。重點(diǎn)是數目的變化。染色體組的概念重在理解。一個(gè)染色體組中沒(méi)有同源染色體,沒(méi)有等位基因,但一個(gè)染色體組中所包含的遺傳信息是一套個(gè)體發(fā)育所需要的完整的遺傳信息,即常說(shuō)的一個(gè)基因組。對二倍體生物來(lái)說(shuō),配子中的所有染色體就是一個(gè)染色體組。染色體組數是偶數的個(gè)體一般都具有生育能力,但染色體組數是奇數的個(gè)體是高度不孕的,如一倍體和三倍體等。
新物種肯定是進(jìn)化而來(lái)的,但這進(jìn)化不是一蹴而就的,而是緩慢的積累。
地球上的物種都具有基因,所以必須由基因為基礎。
而基因的來(lái)源要看基因的構成,如DNA,是由四種堿基配對,ATGC,與蛋白結合,由核小體為連接。究根,就是由一些小分子形成大分子,大分子形成復合物,復合物在一定的環(huán)境中形成DNA,DAN與蛋白結合形成染色體或稱(chēng)染色質(zhì)。
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新物種形成的三個(gè)基本環(huán)節 :突變和基因重組,自然選擇,隔離 。
物種的形成:
1.物種形成的方式
(1)漸變式
(2)爆發(fā)式物種的形成主要是由異源多倍體以染色體變異的 方式形成新物種,一出現可以很快形成生殖隔離。(基因頻率改變)
(3)人工創(chuàng )造新物種通過(guò)植物體細胞雜交(如番茄一馬鈴薯)、多倍體遠緣雜交(如甘藍一蘿卜)、多倍體育種(如八倍體小黑麥)等方式也可以創(chuàng )造新物種。
2.三個(gè)環(huán)節:突變和基因重組、自然選擇、隔離,三者關(guān)系如圖所示:
3.隔離導致物種的形成
(1)地理隔離是物種形成的量變階段,生殖隔離是物種形成的質(zhì)變時(shí)期,只有地理隔離而不形成生殖隔離,能產(chǎn)生亞種,但絕不可能產(chǎn)生新物種。
(2)生殖隔離是物種形成的關(guān)鍵,是物種形成的最后階段,是物種間的真正界限。生殖隔離有三種情況:不能雜交;雜交不活;活而不育。
①物種:分布在一定的自然區域內,具有一定的形態(tài)結構和生理功能,而且在自然狀態(tài)下能夠相互交配和繁殖,并能夠產(chǎn)生可育后代的一群生物個(gè)體。
②隔離:不同種群間的個(gè)體,在自然條件下基因不能發(fā)生自由交流的現象。常見(jiàn)的有地理隔離和生殖隔離
③地理隔離在物種形成中起促進(jìn)性狀分離的作用,是生殖隔離必要的先決條件,一般形成亞種。
④生殖隔離:不同物種之間一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能產(chǎn)生可育的后代的現象。可分為:生態(tài)隔離、季節隔離、性別隔離、行為隔離、雜種不育等。
基因突變不一定產(chǎn)生新物種。基因突變是變異的一種。
人類(lèi)的膚色發(fā)色等變化都屬于變異,但沒(méi)有形成新物種。
新物種產(chǎn)生的標志是形成生殖隔離。
關(guān)于生殖隔離你可以看這里
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隔離機制
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分析新物種的產(chǎn)生機制,主要有兩大問(wèn)題需要解決:一個(gè)是新物種中適應性狀的出現;一個(gè)是新物種與原有物種的界限.首先我們來(lái)看第一個(gè)問(wèn)題.拉馬克曾以“用進(jìn)廢退”與“獲得性遺傳原理”來(lái)解釋所有適應性狀的出現.達爾文認為這有一定的道理,比如鼴鼠的雙眼退化就是由于長(cháng)久不用的緣故.但是,他更深刻地看到,有些適應性狀是無(wú)法通過(guò)上述原理來(lái)加以解釋的.比如啄木鳥(niǎo)的體形構造,它的足、尾、嘴和舌這些器官是如此地適應于取食樹(shù)皮內的昆蟲(chóng),這與生物體的用進(jìn)廢退似乎沒(méi)有任何關(guān)系;又如入人的外耳道中有一種黏性分泌物,帶有苦味,可以有效地阻止害蟲(chóng)的侵入,這一現象顯然也與動(dòng)物體的主動(dòng)行為無(wú)關(guān),自然無(wú)法以獲得性遺傳來(lái)加以解釋.、達爾文的成功就在于他引入了一種嶄新的解釋機制,這就是考察繁殖過(guò)程中的各種因素.達爾文對園藝業(yè)、畜牧業(yè)所做的大量考察使他相信,人類(lèi)正是利用了生殖過(guò)程中的各種變異,才培育了符合我們需要的各種品種.例如深受人們喜愛(ài)的各類(lèi)形態(tài)奇異、色彩斑斕的金魚(yú),其祖先卻是貌不驚人的鯽魚(yú).這就是人工選擇的產(chǎn)物.它有賴(lài)于育種專(zhuān)家們長(cháng)期的耐心積累,才使得本不起眼的微小有用性狀得到保存,并最終匯集成為一個(gè)新的品種.自然界其實(shí)也在做著(zhù)同樣的工作.由于生存條件的嚴酷,以漫長(cháng)的時(shí)間為代價(jià),自然選擇所能達到的效果將遠遠超過(guò)人工選擇.就自然選擇來(lái)說(shuō),它的前提首先在于大量變異性狀的存在.達爾文指出,在家養和野生的狀態(tài)下,生物界普遍存在著(zhù)個(gè)體差異現象.有一句諺語(yǔ)叫做“自然界沒(méi)有一片樹(shù)葉是相同的”,就傳神地描述了這一現象.此外,自然界還廣泛存在著(zhù)生存斗爭現象.達爾文寫(xiě)道:“我們常常從光明、愉快的方面去看自然界的外貌,我們常看到極豐富的食物,而沒(méi)有注意到在我們四周閑散歌唱的鳥(niǎo)類(lèi),大都取食昆蟲(chóng)或植物種子,因而不斷地毀滅生命;我們忘記了這些鳥(niǎo)類(lèi)和它們的卵或雛鳥(niǎo),亦常常被猛獸所吞噬;并且也沒(méi)有注意到食物在目前雖豐富,但并不是每年的一切季節都是如此.”這就是嚴酷的生存斗爭.從數量上來(lái)看,食物的增長(cháng)遠遠跟不上生物個(gè)體的增長(cháng),一株植物年產(chǎn)1 000顆種子,而平均僅有一顆種子可以長(cháng)成,它就是競爭中的獲勝者.而競爭對象既有其兄弟,也有其他家族的成員.激烈的生存競爭為自然選擇創(chuàng )造了條件.在自然狀態(tài)下產(chǎn)生的各種變異,只要具有略微的優(yōu)勢,就將得到較多的機會(huì )生存繁殖;反之,任何有害的變異,雖危害程度極輕微,但在嚴酷無(wú)情的生存競爭中必然會(huì )被淘汰.以長(cháng)頸鹿為例,在非洲的大平原上,長(cháng)頸鹿以高樹(shù)上的葉子為食物,脖子較長(cháng)的鹿就能吃到更多的樹(shù)葉,它們也就有更多的生存機會(huì );與此同時(shí),那些脖子略短的鹿因吃不到足夠的葉子,就會(huì )被無(wú)情地淘汰.經(jīng)過(guò)許多代的積累,就有了我們今天所見(jiàn)到的長(cháng)頸鹿.顯而易見(jiàn),長(cháng)頸鹿的脖子變長(cháng)與它們的主動(dòng)意志無(wú)關(guān),而是與變異及自然選擇的作用有關(guān).這就是達爾文與拉馬克的不同.自然選擇以漫長(cháng)的時(shí)間作為代價(jià),得到的回報是適應性狀的形成和物種的進(jìn)化.那么,這一過(guò)程具體又是如何展開(kāi)的呢?達爾文敏銳地看出,性狀分歧是形成新物種的關(guān)鍵.一般說(shuō)來(lái),相同類(lèi)型的物種,或同一物種內的個(gè)體,由于所需的生活條件相似,競爭也就更為激烈.在此情況下,極端的變異只要有益,更可能得到保存.而一切中間類(lèi)型以及原始新種的本身,大致都有滅絕的趨向.反映在生物分類(lèi)系譜樹(shù)上,就表現為從一個(gè)單一的原始物種出發(fā),分出越來(lái)越多的分支、旁支,去占領(lǐng)各種各樣的地理環(huán)境.所以,生物演化的系譜圖,猶如一棵枝葉茂盛的參天大樹(shù).一個(gè)原始物種,它的性狀趨異越是厲害,就越能在不同的環(huán)境中生存下去,比如哺乳動(dòng)物的祖先,逐漸分化出能上樹(shù)的(猴子)能入海的(鯨)、能上天的(蝙蝠),以及大量在陸地上生存的走獸.所以,自地質(zhì)年代的新生代以來(lái),哺乳動(dòng)物迅速崛起,其家族成員興旺繁榮,成為脊椎動(dòng)物中足跡遍及地球各個(gè)角落的、極富生機的最大一綱.相反,在環(huán)境變化不明顯的地方,生物種類(lèi)也會(huì )比較單調,比如澳洲的生物種類(lèi)較之歐亞大陸大為遜色.這也是陸地生物的種類(lèi)要遠遠豐富于水中生物的緣故.雖然生命最初從水中而來(lái),但是水環(huán)境的單一性,阻礙了新的適應性狀的形成,不利于新物種的分化.由于性狀趨異而發(fā)生中間類(lèi)型的絕滅,是具有明確界限的新物種形成的關(guān)鍵,這也正是物種形成過(guò)程中面臨的第二大問(wèn)題,新物種與原有物種的界限就此得到確立.至此,達爾文一氣呵成,從變異性狀出發(fā),以一套完整的自然選擇理論解答了物種起源這一神秘中之神秘的問(wèn)題.現今的分子生物學(xué)以實(shí)驗事實(shí)無(wú)可辯駁地證明了在生物圈中,從最高貴的人到最低微的病毒,都擁有同一套遺傳密碼體系,表明地球上所有的生物都來(lái)自于一個(gè)共同的祖先,這正是達爾文進(jìn)化理論的必然結論.一次探險航行,不僅就此改變了達爾文的一生,也改變了整個(gè)19世紀的思想史.從此,“進(jìn)化”成為我們這個(gè)時(shí)代最富有魅力的思想.。
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