微生物的适应性进化
适应进化又称定向进化"实验室进化或驯化，是目前备受瞩目的菌种改良技术，能够使菌株在较短的时间内有效地改变菌株的某些表型或生理特性（如菌体生长速度，底物消耗速度，耐受高温高低pH值以及不同有机溶剂等），并且基本不会影响除目的表型外的其他优良性状。目前实验室最常用的适应进化方法是在特定条件（给予选择压力）下将微生物连续传代培养，通过菌株自发突变的不断富集，获得适应特定条件的表型或生理性能。
在微生物进化过程中，选择压力的存在可以保证微生物在与选择压力的相互作用下，菌种的随机变异实现定向淘汰，与环境相适应的基因型得以保存，特别是在人工选育过程中，通过人工施加定向的选择压力，使微生物沿着所需的方向的进化，从而获得目标性状的菌种。乙酸作为细胞毒素经常在很多生物过程中作为副产物不断积累，乙酸浓度逐渐升高的环境压力存在于许多工业微生物领域。以生物乙醇的生产为例，副产物乙酸会严重抑制乙醇的生产，Peter Steiner 等人将不耐受乙酸的野生型 Acetobacter aceti 进行适应性进化实验，将逐渐提高浓度的乙酸作为选择压力，经过 240 代的适应性进化，获得了能够耐受50g/L 浓度的乙酸的菌株。Hillesland 和 Stahl 首次将脱硫弧菌和产甲烷菌混合培养300 代来研究混菌体系的进化历程，脱硫弧菌为产甲烷菌提供氢离子，产甲烷菌通过消耗氢离子为脱硫弧菌提供适宜生存的条件，两者通过代谢产物的交流实现专性的互利关系。虽然两种菌株都是从共生微生物体系中分离，但是它们是从不同的环境中分离出来，而且单独培养。将这一严格互利共生的混菌体系进行适应性进化实验，其实验核心就是将体系中的一种微生物作为另一微生物的选择压力进行了实验设计，这种生物选择压力的存在能够使适应彼此物质代谢交流的菌种得以保存和扩大种群优势，进化后的混菌体系生长速率提高了80%，生物量提高了30%。
单菌多次级代谢产物策略在“沉默代谢途径”的应用
在非自然条件下，微生物中很多编码次级代谢产物的基因簇是保持沉默的。在细菌和真菌中有关次级代谢产物合成的基因簇数目远远大于实验室条件下实际合成的天然产物的数目[29]。毫无疑问，这些沉默的基因簇是发现活性药物组分的巨大资源库，如何激活这些未表达或者表达量比较低沉默基因将是我发现新
化合物的一种重要途径。
早期的发酵科学就发现培养基的改变会影响微生物次级代谢产物的数量及质量培养基微小的变化不仅能影响到主代谢产物，甚至能影响微生物代谢产物的类型，在单菌多次级代谢产物(One strain many compounds，OSMAC)策略的指导下，通常采用改变培养基，添加微量元素、前体化合物或酶抑制剂等，以及改变培养条件等方法实现增加化合物种类和数量的目的。
通过基因组学的研究同样表明由于在实验室单一或者相近的培养条件下，微生物中存在大量常规培养条件下未表达的代谢途径，叫着“沉默代谢途径”，进而造成微生物资源的浪费。改变微生物生长的微环境可以激活菌株的“沉默代谢途径”提高微生物次级代谢产物的多样性。德国Gottingen大学的Zeeck小组提出了单菌多次级代谢产物(One strain many compounds，OSMAC)策略，并对微生物株放线菌、的培养基，培养条件，添加前体或酶抑制剂等方法进行了研究，共获得了25类100余个化合物[32]，许多化合物是传统培养方法无法获得的。Sarkar 等研究了模式真菌 A.nidulans在恒化器中连续发酵,通过维持微生物较慢的生长速度,改变培养基中硝酸盐(N源), 磷酸盐(P源),葡萄糖(C源)等成分的浓度,发现两个原本沉默的聚酮合酶基因表达出了9个多酚类化合物。其中一个新化合物是烯化的苯甲酮衍生物(preshamixanthone),可能是氧杂蒽酮代谢途径的一个中间体,表明不同的培养条件可以诱导沉默的聚酮合基因表达[33]。Russell等在枝孢芽枝菌(Cladosporium cladosporioides)培养基中加入微生物表观遗传调控剂DNA甲基化酶抑制剂- 5-azacytidine(氮杂胞苷)和组蛋白去乙酰化酶抑制剂- suberoylanilide hydroxamic acid(SAHA)，并分析和分离了发酵液的次级代谢产物，结果显示两种表观遗传调控剂可以产生不同的次级代谢产物，加入5-azacytidine能够产生羟脂类化合物，而加入SAHA后能够产生7个二萘嵌苯醌类化合物，其中2个是新化合物[34]。
研究表明拟茎点菌属Phomopsis sp.的一些菌株能够产生具有生物活性的二苯并吡喃酮[35]， Phomopsidin类化合物[36]。Christian OE[37]等所采集的同属天门冬拟茎点菌Phomopsis asparagi在实验室海水培养基的条件下并没有产生上述标志性的化合物，因此采取了(One strain many compounds，OSMAC)策略，通过加入促微丝聚合剂，得到了一系列Chaetoglobosins类化合物。Schiewe HJ[38]
等通过改变培养瓶及通气条件，从链霉菌属G? 40/10菌株的代谢产物中分离得到一系列化合物，并证明由于培养基的改变，之前沉默的生物合成基因簇被打开，出现了新的生合成路径。
Jens 等[39-40]研究发现赭曲霉属DSM7428菌株在常规培养条件下，只得到了一种化合物，且产量较低，通过采用(One strain many compounds，OSMAC)策略，改变培养条件，如使用不同的培养瓶，改用静态培养等方法，使化合物产量由原来的8mg/L提高至94mg/L，并且产生了丰富的产物（14种）。海洋真菌 Libertella sp与细菌a-proteobacterium联合培养后，得到了分别培养所没有得到的化合物，这些化合物对白色念珠菌仅有微弱的抗菌活性，但是对人结肠癌HCT-116具有较强的细胞毒活性[41]。这些研究均表明通过改变微生物的培养条件，能够诱导微生物次级代谢产物新的合成途径，是发现新的天然产物的有效手段，并且由此提出了 (One strain many compounds，OSMAC)理论，为深入开发放线菌天然产物提供了切实可行的新思路。
N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine)是链霉菌初级代谢中C源和N源主要来源之一,天蓝色链霉菌相对于葡萄糖也更偏好于利用N-乙醜葡萄糖胺作为碳源,N-乙酰葡萄糖胺也是细胞壁肽聚糖的主要组分之一。在富营养培养基(如R2YE)中,N-乙酷葡萄糖胺完全阻断天蓝色链霉菌菌丝体生长以及抗生素产生,在寡营养培养基(如MM)中却又能刺激天蓝色链霉菌产生抗生素和形成孢子。研究发现导致这种现象的原因是由全局性调控因子GntR家族DasR蛋白介导调控N-乙酰葡萄糖胺的代谢以及抗生素的合成。N-乙酰葡萄糖胺主要有两个来源,一个是富营养培养基中几丁质的分解,另一个是营养菌丝中细胞壁的降解。细胞壁的降解造成了 N-乙酰葡萄糖胺的大量积累,经过一系列的酶促反应之后生成了 6- 酸葡萄糖胺,6- 酸葡萄糖胺作为配体致使抑制蛋白DasR从actII-0RF4和redZ 的启动子上脱离,由其阻遏的actinorhodin (Act)和undecylprodigbsin (Red)基因簇得以激活表达[42]。因此,6-磷酸葡萄糖胺信号通路的发现,不仅在分子水平上揭示了链霉菌生长分化和次级代谢之间的联系,也为激活链霉菌次级代谢基因簇开辟了一条新的途径。
莽草酸是芳香族氨基酸生物合成途径(又称莽草酸途径)的中间代谢产物,其生物合成与磷酸戊糖途径生成的四碳糖有关。磷酸戊糖途径的中间产物赤醉糖
-4-磷酸和糖酵解过程的中间产物磷酸烯醇式丙酮酸,在醛缩酶的作用下缩合形成3-脱氧-n-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸,经过脱氨奎尼酸合酶脱磷酸环化形成5-脱氢奎尼酸,在5-脱氢奎尼酸脱水酶的作用下脱水生成5-脱氢莽草酸,最后加氢后形成莽草酸。Kimberlee K等[43]、DJ wilson等[44]研究发现莽草酸经脱水、加氢、电子重排等反应生成3,4-二轻基环己烷羧酸,后者是子囊霉素生物合成的起始单位。3,4-二轻基环己烷羧酸 C-4位甲基化发生在子囊霉素组装基本完成后[43]。雷帕霉素中环己烷羧酸部分的生物合成过程与子囊霉素中环己烷羧酸部分合成过程相同,都来源于莽草酸。ChengYR等研究了雷帕霉素合成中L-外源苯丙氨酸的添加反馈抑制了雷帕霉素起始单元环己烷的来源-莽草酸的合成[45]。营养学研究也表明57mmol/L外源莽草酸能刺激雷帕霉素的生物合成,比对照产量增加125%[46]。
微生物只有在适宜的环境条件下才能正常生长繁殖。在发酵生产中，除培养基成分及其浓度外，只有环境条件能够被直接调控，发酵过程中的温度，pH 值，溶氧，金属离子，表面活性剂等变量都能够对微生物的繁殖，代谢活动造成影响，因此可以通过发酵条件的调控来使次级代谢产物产物的量增加或者得到新的次级代谢产物。
温度对微生物的影响是多方面的，不仅影响微生物的生长繁殖，而且也影响到微生物的代谢，温度对产物合成的影响在过程优化中温度对生长和生产的影响是不同的，一般发酵温度升高，酶反应速率增大，生长代谢加快，生产期提前。但酶本身很易因过热而失去活性，表现在菌体容易衰老，发酵周期缩短，影响最终产量。温度除了直接影响过程的各种反应速率外，还通过改变发酵液的物理性质，例如，氧的溶解度和基质的传质速率以及菌对养分的分解和吸收速率，间接影响产物的合成。温度还会影响生物合成的方向，例如，四环素发酵中金色链霉菌同时能生产金霉素，在低于30℃,合成金霉素的能力较强。合成四环素的比例随温度的升高而增大，在35℃时只产生四环素[47]。本研究为了考察不同温度对TRM40136次级代谢产物的影响设计了以下：23℃、28℃、30℃、27℃、41℃五个不同温度来研究。不同菌种及同一菌种的不同发酵阶段，菌体的需氧量是不同的，发酵液中的溶氧浓度会直接影响微生物酶的活性及代谢途径，进而影响菌体的生长和代谢产物的积累，并最终决定产量的高低[48]。徐庆阳[49]等以L-苏氨酸
生产菌TRFC为菌种发酵生产苏氨酸，考察了不同溶氧水平对L-苏氨酸合成的影响。其结果表明，供氧充足、菌体呼吸旺盛可保持较快的生长速率，此外，L-苏氨酸的前体物草酰乙酸主要由对氧浓度要求较高的TCA循环和磷酸烯醇丙酮酸羧化反应提供，充分供氧可使菌体呼吸充足，有利于产酸和糖酸转化。本研究为了考察不同装液量对TRM40136次级代谢产物的影响设计了以下：50ml/500ml，100ml/500ml，150ml/500ml，200ml/500ml，250ml/500ml五种装液量来研究。pH 对微生物的生命活动有很大的影响,主要通过几个方面实现:一是使蛋白质、核酸等生物大分子所带电荷发生变化,从而影响其生物活性;二是引起细胞膜电荷变化,导致微生物细胞吸收营养物质能力改变;其三是改变环境中营养物质的可给性及有害物质的毒性.不同微生物对pH条件的要求各不相同,它们只能在一定的pH范围内生长,这个pH范围有宽、有窄,而其生长最适pH常限于一个较窄的范围,对pH条件的不同要求在一定程度上反映出微生物对环境的适应能力[50]。本研究为了考察不同pH值对TRM40136次级代谢产物的影响设计了以下：pH=5、pH=6、pH=7、pH=8、pH=9 五种pH进行发酵研究。。微生物在生长和繁殖过程中需要一些微量元素作为其生理活性物质的组成或生理活性作用的调节物质,而且这些微量元素一般在一定的浓度范围内才对微生物的生长和产物合成有促进作用[51-53]。本研究通过在培养基中添加不同浓度的金属离子Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｃｕ2+、Mn2+、Ｚｎ2+、Ｆｅ2+等,来考察它们的添加对TRM40126次级代谢产物的影响。考虑到微生物发酵过程中,添加一定量的表面活性剂可以增加细胞膜的通透性,减少氧及营养物质进入细胞的传递阻力,也可以更好地使细胞内合成的目标产物释放到细胞外,从而减少由于产物积累而造成的产物反馈抑制现象[54]。本研究在基础发酵培养基中添加不同的表面活性剂: 阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）及非离子表面活性剂吐温-20、吐温-80、聚乙二醇2000、聚乙二醇2000对TRM40136次级代谢产物的影响。
可持续发展需要文化适应性进化 孙家驹 2012年03月05日14:13 来源：《学习时报》 人类是生物进化和文化进化的产物，近一万年来特别是近两千年来，随着环境变化的加快，人类的生物学进化在加快，文化进化则更快。但是，当代人类文化进化与以往不同，它主要不是表现在量的激增和形式的多样化，而是表现在纵向的科学去魅与复魅（去魅一般指的是对于科学和知识的神秘性、神圣性、魅惑力的消解，复魅则指的是科学和知识在新的条件下的统合，恢复科学原有的魅力）、横向的生态化统合。 可持续发展要求文化适应性进化 当代人类之所以提出要转向可持续发展，就是因为现行的发展方式不可持续，但是，转变发展方式并不是人们所想象的那么简单，并不是仅靠推行一套规划安排、环保法规、产业政策、适用技术等就能解决好。自1972年联合国召开人类环境会议，发表《只有一个地球》研究报告和《人类环境宣言》，1987年联合国笫38届大会发表《我们共同的未来》研究报告，提出实施可持续发展的“全球变革日程”以来，人类的环境意识有了空前的觉醒，科学家和学者们提供了大量的研究成果，各国政府在相关规划、法规、政策的制定和新技术推广等方面作出了很大的努力，全球社会转换发展方式取得了多方面的进展。但是，我们努力的成效赶不上资源环境恶化的速度，地球在1966年时还有生态盈余，到2007年，人类生态足迹增长了1倍，已超出地球生态承载力的50％，地球生命力正面临着被耗竭的威胁。 为什么会是这样？最深层的原因还要到人类的文化中去寻找。如果认为人类是地球的主宰、征服者，人类又怎么可能会敬畏自然，与自然和谐相处？如果认为生物之间都是吃与被吃的关系，人类又怎么会去保护生物多样性和告别同类相残？如果社会两极分化不是缩小而是扩大，一个富人的资源能源消耗超过几十、几百个穷人，又怎能要求穷人饿着肚子而不去竭地而耕、竭草而牧？如果发达国家封锁先进技术并拒绝带头减少污染气体排放，又怎能要求发展中国家放弃发展而去减排？如果强权政治横行无忌，西方列强对别的主权国家暗中策反、公开干预、发动战争无所不用其极，国际政治环境恶化，又怎能使宝贵的资源用于长远的可持续发展，而不是用于应对当前的生死安危需求？如果高喊自由、平等、博爱、人权、人道主义、公平正义，却把物种大灭绝、气候恶化、荒漠蔓延、洪水地震、疫病流行、社会动乱视为趁火打劫的“机遇”，大发饥荒财、军火财、战争财，人们又怎能相信可持续发展不会像自由、平等、博爱、人权、人道主义、公平正义一样被利己主义、自我中心主义、强权政治所异化？如此等等，无情的事实反复地表明，没有整个人类文化的适应性进化，没有人与人和人与自然关系的根本性变革，可持续发展就只能是镜花水月。
病毒的起源与进化
病毒的起源与进化 摘要：病毒（virus)是由一个核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成 或仅由蛋白质构成（如朊病毒）的非细胞形态的靠寄生生活的生命体。生物病毒是一类个体微小，结构简单，只含单一核（DNA/RNA），必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型微生物。本文就 以病毒的发现历程、起源、进化及对人体的影响进行了简明的论述。关键词：病毒；起源；进化 引言： 病毒，是一类不具细胞结构，具有遗传、复制等生命特征的微 生物。病毒同所有的生物一样，具有遗传、变异、进化的能力，是 一种体积非常微小，结构极其简单的生命形式，病毒有高度的寄生性，完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统，获取生命活动所需的物 质和能量，离开宿主细胞，它只是一个大化学分子，停止活动，可 制成蛋白质结晶，为一个非生命体，遇到宿主细胞它会通过吸附、 进入、复制、装配、释放子代病毒而显示典型的生命体特征，所以 病毒是介于生物与非生物的一种原始的生命体。 1病毒为细胞祖先假说 1924年，法裔加拿大微生物学家德海莱提出观点，认为生活中 的病毒是细胞的祖先。20世纪60年代诺贝尔生理学与医学奖获得 者卢里亚指出病毒是在细胞出现前原始生命汤中的遗骸[1]。这个假 说认为，地球上生命产生历程首先由无机物质演化为有机物质，再
演化为生物大分子物质，接着产生病毒，然后由病毒演化为原始细胞。持此观点的学者认为：病毒是地球上生物进化过程中最为原始 的生命物质，既有化学大分子可以结晶的特点，这是许多非生物物 质具有的属性；又具有生物以自身为模板复制产生后代的部分特征，而生物与非生物最根本的区别就在于能否繁殖。研究表明，生物进 化通常遵循从简单到复杂的历程。因此，在从非生命物质到生命出 现这一漫长的转变过程中，病毒正处于非生物与生物的过渡位置也 就顺理成章。在结构上，衣原体等最简单的细胞比最复杂的病毒更 复杂，也就是说病毒刚好填补了从化学大分子到原始细胞之间的空白。 2病毒起源于细胞假说 该学派认为如果没有寄主的存在，怎能先产生寄生者呢?这个学派认为只有先产生了细胞，然后因为某些进化事件的出现而产生了寄生性的生命形态病毒。这个学派主要有两种假说，分别为退行性起源假说和内源性起源假说。 2．1退行性起源假说 该假说认为[2]，病毒是高级微生物的退行性生命物质，微生物细胞在侵染宿主细胞进化历程中的部分基因丢失，使其逐渐丧失独立的自我繁殖能力，只能进入宿主细胞才能产生后代，并且在进化过程中更为精简自己的基因组，以至于到今天多数病毒只有数个或者两位数字的基因存在，而这些基因就足以满足病毒的生活史。这种假说提出的依据是在细菌与病毒之间存在比细菌小且更原始、只能在细胞内寄生的中间形式的生命形态——立克次氏体和衣原体。这些学者认为，这些寄生性的原核生物必定产生于原始细胞祖先之
病毒的起源与进化 病毒的起源与进化 摘要：病毒（virus）是由一个核酸分子（DNA或RNA ）与蛋白质构成或仅由蛋白质构成（如朊病毒）的非细胞形态的靠寄生生活的生命体。生物病毒是一类个体微小，结构简单，只含单一核 （DNA/RNA ），必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型微生物。本文就以病毒的发现历程、起源、进化及对人体的影响 进行了简明的论述。 关键词：病毒；起源；进化
引言： 病毒，是一类不具细胞结构，具有遗传、复制等生命特征的微生物。病毒同所有的生物一样，具有遗传、变异、进化的能力，是
一种体积非常微小，结构极其简单的生命形式，病毒有高度的寄生性，完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统，获取生命活动所需的物质和能量，离开宿主细胞，它只是一个大化学分子，停止活动，可制成蛋白质结晶，为一个非生命体，遇到宿主细胞它会通过吸附、进入、复制、装配、释放子代病毒而显示典型的生命体特征，所以病毒是介于生物与非生物的一种原始的生命体。 1病毒为细胞祖先假说 1924年，法裔加拿大微生物学家德海莱提出观点，认为生活中的病毒是细胞的祖先。20世纪60年代诺贝尔生理学与医学奖获得者卢里亚指出病毒是在细胞出现前原始生命汤中的遗骸⑴。这个假说认为，地球上生命产生历程首先由无机物质演化为有机物质，再演化为生物大分子物质，接着产生病毒，然后由病毒演化为原始细胞。持此观点的学者认为：病毒是地球上生物进化过程中最为原始的生命物质，既有化学大分子可以结晶的特点，这是许多非生物物质具有的属性；又具有生物以自身为模板复制产生后代的部分特征，而生物与非生物最根本的区别就在于能否繁殖。研究表明，生物进化通常遵循从简单到复杂的历程。因此，在从非生命物质到生命出现这一漫长的转变过程中，病毒正处于非生物与生物的过渡位置也就顺理成章。在结构上，衣原体等最简单的细胞比最复杂的病毒
【关键字】精品 3 地球的起源与演化 3．1 地球的起源和圈层分异 地球起源问题自18世纪中叶以来同样存在多种学说。目前较流行的看法是，大约在46亿年前，从太阳星云中开始分化出原始地球，温度较 低，轻重元素浑然一体，并无分层结构。原始地球一旦形成，有利于继续吸积太阳星云物质使体积和质量不断增大，同时因重力分异和放射性元素蜕变而增加温度。当原始地球内部物质增温达到熔融状态时，比重大的亲铁元素加速向地心下沉，成为铁镍地核，比重小的亲石元素上浮组成地幔和地壳，更轻的液态和气态成分，通过火山喷发溢出地表形成原始的水圈和大气圈。从此，行星地球开始了不同圈层之间相互作用，以及频繁发生物质-能量交换的演化历史。 正是由于地球形成以来经历过复杂的改造和变动，原始地球刚形成时的物质记录已经破坏殆尽。我们是怎样推测它已经有46亿年寿命的？这 需要从地球自身的最老物质记录、太阳系内原始物质年龄和相邻月球演化史几方面来探讨。 3．2 地球的年龄 地球上已知最老的岩石（石英岩，一种由石英颗粒组成的沉积岩，后来遭受过温度、压力条件变化）出露于澳大利亚西南部，根据其中所含矿物（锆石）的形成年龄测定，证明已有41～42亿年历史。根据地质学研 究，这种岩石和矿物只能来自地壳的硅铝质部分（见第四章1），而且必须经过地表水流的搬运、筛选和沉积。所以我们可以据此作出推论，地球的圈层分异在距今42亿年前已经完成。 地质学领域较精确的测定年龄方法，主要根据放射性同位素的衰（蜕）变原理：放射性元素的原子不稳定，必然衰变为它种原子（如238U衰变 为206Pb等），而且衰变速率不受外界温压条件变化影响（如238U经过 45亿年后其一半原子数衰变为206Pb，故称为半衰期）。我们只需在岩石中测出蜕变前后元素的含量，就可以获得母体岩石形成的年龄。 不同放射性元素半衰期的长短有很大差异，其测年的精度也存在重要区别（表2-2）。因此，要根据研究对象实际情况选择测试物质，采用合适的方法。例如，时代很新的湖南长沙马王堆考古发掘中，西汉初期（约200BC）的棺木保存完好，可以用14C法测得木材的绝对年龄数值与古墓 内的文史资料相当符合。至于地球漫长演化史中保存的物质记录（岩石和矿物），只能采用238U－206Pb、87Rb－87Sr等方法，精度误差允许达到几个百万年。实际操作中包含复杂的技术因素，如测试手段的误差，测年方法使用条件的偏离，野外采样不当（标本已受风化影响，不够新鲜），
八年级生物（下册）复习学案 第24章生命色起源和生物进化 备课时间:2012年3月17日主备人：刘娟学生姓名：小组 学科组成员签名： 审核：、下发时间： 一、本章知识梳理： 1、米勒实验说明什么，火花放电的作用是什么？ 2、生命起源的三大步？生命起源的过程示意图？ 4、原始大气的成分？ 5、生物进化的证据是？生物进化的主要历程及进化规律？ 6、生物进化的原因？达尔文自然选择学说。 要点透析： （一）、地球上生命的起源 1、生命起源的基本条件（原始大气、原始海洋、能量） 2、生命起源的过程 原始地球原始大气（水蒸气、甲烷、氨气、氢气等）有机小分子（氨基酸） 原始单细胞生物原始生命（能生长、生殖、遗传）有机大分子（蛋白质、核酸）3、生物进化的过程 （1）植物的进化过程 苔藓植物裸子植物 藻类植物蕨类植物种子植物被子植物 （2）动物的进化历程 单细胞动物腔肠动物----扁形动物---线形动物---环节动物---软体动物---节肢动物---- 棘皮动物---鱼类---两栖类---爬行类鸟类 哺乳类 （二）、生物进化的原因及学说 指导学生根据提纲理解记忆主要知识点并抽查 二、知识测评： 第一部分：选择题 1.原始大气的可能成分是（） A.水蒸气、氨气、甲烷 B.甲烷、氧气、水蒸气 C.水蒸气、氧气、沼气 D.氧气、氨气、沼气 2.下列各项叙述中，错误的一项是（） A.生物的变异是不定向的，生物的进化方向同样是不定向的 B.在自然界中，生物都有遗传和变异的特性 C.只有发生有利变异的个体才能在生存竞争中生存下来 D.变异的存在为自然选择提供了丰富的素材 3.同一种蝗虫，生活在青草中的体色呈绿色，生活在枯草中的体色呈枯黄色，以达尔文进化论的观点，这是（） A.人工选择的结果 B.用进废退的结果 C.自然选择的结果 D.生存竞争的结果 4.原始生命形成的场所是（） A.原始大气 B.原始海洋 C.陆地上 D.大气层中 5.下面的推测中缺乏证据的是（）
对生生命起源与进化的认识和理解 姓名：张晓晓专业：生科序号： 04 摘要：生命起源是一个非生命物质演变成原始生命的过程。生命树之根(LUCA)是现存生物的共同祖先和最原始简单的生命体。通过寻找可能的生命树之根不但有助于揭示从无生命到有生命的演化机制在对生命现象和规律的研究上也有重要的意义。近年来许多证据都暗示极端条件下如类原始地球条件的高温、高压、高硫、或强辐射等生存的微生物可能是最接近LUCA的物种。“寒武纪大爆发”是动物进化史上的里程碑现在生活在地球上的各个动物门类几乎都在早寒武纪相继出现。沉积学和地球化学研究显示海洋化学和物质循环在寒武纪和前寒武纪之交发生了巨大的变化这些改变可能为“寒武纪大爆发”提供了有利的环境背景。尽管科学家们对“寒武纪大爆发”的机制提出过很多假设但目前还没有一个清晰的和令人信服的解释。 关键词：生命的起源生命的进化寒武纪大爆发化学进化 从古至今人们都希望了解地球上的生命是从哪里来的？生命究竟是怎样产生的？这不仅是科学家感兴趣的问题，也是普通人们所感兴趣的问题，它已困扰了人类几千年。由于生命现象的复杂性质，直到上世纪初，生命起源的研究才成为科学研究中的一个重要领域。远古的时候，人类的智力还很低下，认识能力也很有限，对世界上千姿万态、繁茂复杂的生物，特别是对人类自身是从哪里来的，充满了困惑和神秘感。因此，人们把这个大千世界中未知的神秘现象，编成了各种各样的神话和传说。我国古代就有女娲造人的神话故事。也有“白羊化石”、“腐草化茧”、“腐肉生蛆”的说法,现在比较多的人相信，生命由无机物形成，起源于约36亿年前。但澳大利亚启逊镇发现的陨石中发现了非地球的氨基酸。甚至有人说陨石中发现了孢子！所以有人说地球生命来自于外太空。 (1)陆相起源。他们认为聚合反应是发生在火山的局部高温地区，聚合生成的生物大分子经雨水冲刷汇集到海洋，并在一定的条件作用下，继续发展成为复杂的有机物质。(2)海相起源。认为在原始的海洋中的氨基酸和核苷酸等小分子有机物可以被吸附于粘土一类的物质的活性表面，而在适当缩合剂（如羟胺类化合物）存在时，可以发生聚合反应。 生物大分子并不能独立表现生命现象，只有形成了众多的、乃至成百万的已蛋白质、核酸为基础的多分子体系时，才能表现生命萌芽。
大家好： 我在此介绍几个进化树分析及其相关软件的使用和应用范围。这几个软件分别是PHYLIP、PUZZLE、PAUP、TREEVIEW、CLUSTALX和PHYLO-WIN （LINUX）。 在介绍软件之前，我先简要地叙述一下有关进化树分析的一些方法学问题。进化树也称种系树，英文名叫“Phyligenetic tree”。对于一个完整的进化树分析需要以下几个步骤：⑴要对所分析的多序列目标进行排列（To align sequences）。做ALIGNMENT的软件很多，最经常使用的有CLUSTALX和CLUSTALW，前者是在WINDOW下的而后者是在DOS下的。⑵要构建一个进化树（To reconstrut phyligenetic tree）。构建进化树的算法主要分为两类：独立元素法（discrete character methods）和距离依靠法（distance methods）。所谓独立元素法是指进化树的拓扑形状是由序列上的每个碱基/氨基酸的状态决定的（例如：一个序列上可能包含很多的酶切位点，而每个酶切位点的存在与否是由几个碱基的状态决定的，也就是说一个序列碱基的状态决定着它的酶切位点状态，当多个序列进行进化树分析时，进化树的拓扑形状也就由这些碱基的状态决定了）。而距离依靠法是指进化树的拓扑形状由两两序列的进化距离决定的。进化树枝条的长度代表着进化距离。独立元素法包括最大简约性法（Maximum Parsimony methods）和最大可能性法（Maximum Likelihood methods）；距离依靠法包括除权配对法（UPGMAM）和邻位相连法（Neighbor-joining）。⑶对进化树进行评估。主要采用Bootstraping法。进化树的构建是一个统计学问题。我们所构建出来的进化树只是对真实的进化关系的评估或者模拟。如果我们采用了一个适当的方法，那么所构建的进化树就会接近真实的“进化树”。模拟的进化树需要一种数学方法来对其进行评估。不同的算法有不同的适用目标。一般来说，最大简约性法适用于符合以下条件的多序列：i 所要比较的序列的碱基差别小，ii 对于序列上的每一个碱基有近似相等的变异率，iii 没有过多的颠换/转换的倾向，iv 所检验的序列的碱基数目较多（大于几千个碱基）；用最大可能性法分析序列则不需以上的诸多条件，但是此种方法计算极其耗时。如果分析的序列较多，有可能要花上几天的时间才能计算完毕。UPGMAM（Unweighted pair group method with arithmetic mean）假设在进化过程中所有核苷酸/氨基酸都有相同的变异率，也就
第10章微生物的进化、系统发育和分类鉴定 重点、难点剖析 学习本章的目的是：①掌握有关微生物分类学的一些基本概念，了解分类学目前的整体发展水平；②认识生物大分子被用作系统发育研究的原理，rRNA，尤其是16(18)SrRNA 被挑选作为主要研究对象的原因；③掌握分类命名的基本常识，认识分类鉴定特征的分类学意义，了解分类鉴定方法的发展；④了解“伯杰氏手册”的分类概况，重点是知道运用包括“手册”在内的分类学资料，选择适当的特征测定方法进行微生物分类鉴定。 1．rRNA序列与微生物系统发育、系统树及三域理论的提出。仅仅根据表型特征来推测微生物的进化谱系和进行系统分类其结果往往是不够准确的。在当代，主要是通过分析和比较微生物大分子的一级结构特征，即比较蛋白质、RNA或DNA的分子序列特征作为判断微生物进化谱系和进行系统分类的主要特征。通过比较大分子序列进行谱系分析的理论基础是：这些大分子序列进化变化的显著特点是进化速度相对恒定。这就意味着，分子序列进化的改变量(氨基酸或核苷酸的替换数或替换百分率)与分子进化的时间成比例。因此，我们就可以通过比较不同类群生物大分子序列的改变量来确定它们系统发育相关性或进化距离。 目前，把rRNA特别是16(18)SrRNA作为微生物系统发育研究的主要对象，主要是因为：①它普遍存在于各类原核和真核生物中，在生物进化历程中，其功能重要而稳定，而且在分子中存在高度保守序列区域又有中度保守和高度变化的序列区域，这样就有利于对亲缘关系远近不同的各类生物进行比较；②相对分子质量大小适中，这样在技术上既便于序列测定也有利于序列资料的比较分析。 目前，主要用全序列分析法测序，取得原始的序列资料，然后用计算机进行排序，使所比较的分子序列同源位点一一对应，并两两进行比较，统计两序列同源位点之间碱基的异(不匹配)同(匹配)数值。通常用相似性系数或表示距离的数值来表示微生物之间亲缘关系的远近，还可以通过寻找印迹序列来进行分类鉴定。构建系统树是系统学的重要任务。伍斯等根据16(18)SrRNA序列比较所绘制的、涵盖所有生物各大门类的“全生命”系统树，是近年这一领域有影响的重要成果。我们应看懂这个图，但不能认为这就是最后结论，一方面它只是根据对一些代表生物的研究提出的，随着研究的进一步扩展和深入，还会进一步修改；另方面，也许生物的系统发生比目前我们所认识的要复杂得多。 三域理论是伍斯通过16(18)SrRNA序列比较提出的，随后其他方面的研究也在一定程度上支持了这一理论，目前已得到较广泛的认同。将古生菌与细菌分开单独作为一域，除了因为它们的16SrRNA缺乏作为细菌特征的那些序列外，它们还具有下列突出特征区别于细菌：①细胞壁无胞壁酸；②有醚键分支链的膜脂；③tRNA的T或TΨС臂没有胸腺嘧啶；④特殊的RNA聚合酶；⑤核糖体的组成和形状也不同。古生菌具有与细菌和真核生物相似的特征又具有显著区别的特征。因而认为，在生物进化的历史中，它们是根源深远的一支进化主干。 2. 菌株、种及命名模式。在涉及微生物菌种的工作中，操作实体不是“种”而是菌株。同一种不同菌株的某些生物学性状(其中有的性状可能对生产或研究十分重要)往往有重要区别。所以，我们不仅仅要注意种名，还应注意菌株名称。种作为分类的基本单元是应用极其广泛的概念，对于缺乏有性生殖的细菌(原核生物)，其物种的定义不能用高等生物所用的“生殖隔离”的标准来界定。种的学名用双名法命名，即由：属名+种名加词两部分构成，这就决定了任何一个种在系统分类中一定归属于某一个属。亚种名为三元式组合，由种的学
微生物的适应性进化 适应进化又称定向进化"实验室进化或驯化，是目前备受瞩目的菌种改良技术，能够使菌株在较短的时间内有效地改变菌株的某些表型或生理特性（如菌体生长速度，底物消耗速度，耐受高温高低pH值以及不同有机溶剂等），并且基本不会影响除目的表型外的其他优良性状。目前实验室最常用的适应进化方法是在特定条件（给予选择压力）下将微生物连续传代培养，通过菌株自发突变的不断富集，获得适应特定条件的表型或生理性能。 在微生物进化过程中，选择压力的存在可以保证微生物在与选择压力的相互作用下，菌种的随机变异实现定向淘汰，与环境相适应的基因型得以保存，特别是在人工选育过程中，通过人工施加定向的选择压力，使微生物沿着所需的方向的进化，从而获得目标性状的菌种。乙酸作为细胞毒素经常在很多生物过程中作为副产物不断积累，乙酸浓度逐渐升高的环境压力存在于许多工业微生物领域。以生物乙醇的生产为例，副产物乙酸会严重抑制乙醇的生产，Peter Steiner 等人将不耐受乙酸的野生型 Acetobacter aceti 进行适应性进化实验，将逐渐提高浓度的乙酸作为选择压力，经过 240 代的适应性进化，获得了能够耐受50g/L 浓度的乙酸的菌株。Hillesland 和 Stahl 首次将脱硫弧菌和产甲烷菌混合培养300 代来研究混菌体系的进化历程，脱硫弧菌为产甲烷菌提供氢离子，产甲烷菌通过消耗氢离子为脱硫弧菌提供适宜生存的条件，两者通过代谢产物的交流实现专性的互利关系。虽然两种菌株都是从共生微生物体系中分离，但是它们是从不同的环境中分离出来，而且单独培养。将这一严格互利共生的混菌体系进行适应性进化实验，其实验核心就是将体系中的一种微生物作为另一微生物的选择压力进行了实验设计，这种生物选择压力的存在能够使适应彼此物质代谢交流的菌种得以保存和扩大种群优势，进化后的混菌体系生长速率提高了80%，生物量提高了30%。 单菌多次级代谢产物策略在“沉默代谢途径”的应用 在非自然条件下，微生物中很多编码次级代谢产物的基因簇是保持沉默的。在细菌和真菌中有关次级代谢产物合成的基因簇数目远远大于实验室条件下实际合成的天然产物的数目[29]。毫无疑问，这些沉默的基因簇是发现活性药物组分的巨大资源库，如何激活这些未表达或者表达量比较低沉默基因将是我发现新
进化树分析步骤 一、用CLUSTALX（1.83）排列序列（alignment） 方法： 1、打开记事本，以FASTA格式粘贴序列到记事本，所有要比对的序列都这么粘贴，格式如下： >aa （序列名称） aaagggtttttcccc（序列） >bb aaagggtttttcccc >cc aaagggtttttcccc 2、用ClustalX打开记事本文件。导入第一个文件用load sequence, 后面的文件用append sequence。都在file下拉菜单里。 3、用ClustalX排序后，输出格式为*.PHY，保存。用记事本打开如下图： 图中的8和50分别表示8个序列和每个序列有50个碱基。 二、phylip软件进行进化树分析 1、打开软件SEQBOOT
路径输入刚才生成的*.PHY文件，并在Random number seed (must be odd) ?的下面输入一个4N+1的数字后，屏幕显示如下： 图中的D、J、R、I、O、1、2代表可选择的选项，键入这些字母，程序的条件就会发生改变。D选项无须改变。J选项有三种条件可以选择，分别是Bootstrap、Jackknife 和Permute。文章上面提到用Bootstraping法对进化树进行评估，所谓Bootstraping 法就是从整个序列的碱基（氨基酸）中任意选取一半，剩下的一半序列随机补齐组成一个新的序列。这样，一个序列就可以变成了许多序列。一个多序列组也就可以变成许多个多序列组。根据某种算法（最大简约性法、最大可能性法、除权配对法或邻位相连法）每个多序列组都可以生成一个进化树。将生成的许多进化树进行比较，按照多数规则（majority-rule）我们就会得到一个最“逼真”的进化树。Jackknife 则是另外一种随机选取序列的方法。它与Bootstrap法的区别是不将剩下的一半序列补齐，只生成一个缩短了一半的新序列。Permute是另外一种取样方法，其目的与Bootstrap和Jackknife法不同。R选项让使用者输入republicate的数目。所谓republicate 就是用Bootstrap法生成的一个多序列组。根据多序列中所含的序列的数目的不同可以选取不同的republicate。当我们设置好条件后，键入Y按回车。得到一个文件outfile。（提示：在此最好把outfile更名为outfile1，因为后面步骤生成的文件都为outfile，可以一次更名为outfile1、outfile2….outfileN） Outfile用记事本打开如下：
第二章微生物的起源与进化 第一节微生物的起源与化学进化 Oparin-Haldane生命起源假说 原始的地球呈熔化状态。当逐渐冷却时则形成地核、地幔和地壳。地球冷却时，二氧化碳、甲烷、氨、氮气、氢气、硫化氢、水蒸气等气体被挤压出地壳表面，形成地球周围的大气圈。水蒸气的冷凝还形成了地壳表层的水圈。地壳表面的水圈和大气圈与生命的起源密切相关。 Oparin-Haldane生命起源假说由俄罗斯科学家Oparin于1925年和英国科学家Haldane1930年独立提出 生命起源假说的实验证据 Stanley L. Miller和Harold C.Urey 用来证明非生命合成有机物包括 氨基酸和核酸碱基的实验装置 整个装置内充满还原性气体，烧瓶加热 产生水蒸汽，并在另一端冷凝。在这个 装置里，两个电极放电作为有机物合成 的能量来源。 在Miller和Urey的实验中，首先由甲烷转化成甲醛和氰化氢，接着这些化合物结合产生尿素和甲酸，最后产生氨基酸（包括甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、缬氨酸、脯氨酸、天冬氨酸）。在液态下，氨基酸形成蛋白质不易进行，在粘土的表面则易进行，粘土具有吸附性能和原始催化性能。在外部化学条件或类似蛋白质的催化下，一些蛋白质可进行自我复制。随后是碱基的合成；核酸的合成；核酸的转化等。 第二节微生物细胞的进化] 将磷脂放入水中，也可自发形成团聚体，呈双分子层，类似细胞膜。这种团聚体能够吸收外面的液体而生长，并能缢断凸出物而形成新的团聚体，后者很像酵母菌的芽殖。这些团聚体具有一细胞器如酶、电子载体、叶绿体等的功能，可进行代谢、电子传递或光能作用。由这些蛋白所形成的微球具有有限的催化能力和自我复制能力，更加接近化学进化产生细胞的中间形态。在没有核酸时，能够自我复制的蛋白质微球可看成是最原始的细胞（朊病毒就只有蛋白质一种成份）。这些最原始的细胞称为始祖生物（progenote）。 核酸的获得和利用促进了细胞结构与功能的发展。细胞先利用核糖核酸（RNA），后来利用核糖核酸和脱氧核糖核酸（DNA）作为模板合成蛋白质。细胞膜、酶活性和核酸组织在一起，导致了原始原核生物（eugenote）的产生。 有关微生物进化的化石证据不完整。
物种的起源与进化 摘要：地球上丰富多彩的生物界是怎样形成的？地球上最初的原始生命又是怎样产生的？根据众多学者长期的深入的综合的研究认为，生命的起源和发展需要经过两个过程。第一个过程是生命起源的化学进化过程（发生在地球形成后的十多亿年之间），即由非生命物质经一系列复杂的变化，逐步变成原始生命的过程。第二个过程是生物进化过程（发生在三十亿年以前原始生命产生到现在），即由原始生命继续演化，从简单到复杂，从低等到高等，从水生到陆生，经过漫长的过程直到发展为现今丰富多彩的生物界，并且继续发展变化的过程其间经历家养状态下的变异；自然状态下的变异；生存斗争；自然选择，和遵循的变异法则等一系列的过程进而演变成丰富多彩的生物系统。 关键词；分子进化，生物进化，DNA分子钟 The origin and evolution of species Abstract: rich biosphere on Earth is formed? The first primitive life on Earth is how is it? According to many scholars a comprehensive long-term in-depth study that the origin of life and development need to go through two processes. The first process is the origin of the chemical evolution of life (in the Earth more than a billion years after the formation of between), from non-living matter through a series of complex changes, and gradually turned into primitive life process. The second process is the process of biological evolution (in three billion years ago, primitive life have to now), that is, from primitive life to evolve from simple to complex, from low to high, from aquatic to terrestrial, after a long process until now a variety of biological development, and continue to develop during the process of change through variation of domesticated state; natural state variation; the struggle for existence; natural selection, and follow the rules and a series of process variation and then evolved into a rich colorful biological systems. Key words; molecular evolution, biological evolution, DNA molecular clock 关于生命起源与进化的讨论与完善历程，以及期间所发生的争论与不同学派的观点； 起源应当追溯到与生命有关的元素及化学分子的起源.因而，生命的起源过程应当从宇宙形成之初、通过所谓的“大爆炸”产生了碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成生命的主要元素谈起：大约在66亿年前，银河系内发生过一次大爆炸，其碎片和散漫物质经过长时间的凝集，大约在46亿年前形成了 太阳系。作为太阳系一员的地球也在46亿年前形成了。接着，冰冷的星云物质释放出大量的引力势能，再转化为动能、热能，致使温度升高，加上地球内部元素的放射性热能也发生增温作用，故初期的地球呈熔融状态。高温的地球在旋转过程中其中的物质发生分异，重的元素下沉到中心凝聚为地核，较轻的物质构成地幔和地壳，逐渐出现了圈层结构。这个过程经过了漫长的时间，大约在38亿年前出现原始地壳，这个时间与多数月球表面的岩石年龄一致 生命的起源与演化是和宇宙的起源与演化密切相关的。生命的构成元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫等是来自“大爆炸”后元素的演化。资料表明前生物阶段的化学演化并不局限于地球，在宇宙空间中广泛地存在着化学演化的产物。在星际演化中，某些生物单分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成于星际尘埃或凝聚的星云中，接着在星表面的一定条件下产生了象多肽、多聚核苷酸等生物
第三章生命起源和生物进化练习题 1 、原始大气成分：。现在地球中大气主要成分：。对比原始大气和现在的大气成分，主要的区别 是。 2、阅读 P52页资料 2，思考下面的问题： 右图是米勒关于原始地球的模拟实验装置，根据下图所 示，填写出该装置中的一些名称，并回答下面的问题。 （1）．米勒在图中所示的Ａ装置中泵入了甲烷、氨、氢、 水蒸气等气体。该装置模拟了的条件 和的成分。 （2）．这个实验通过进行火花放电模 拟为其提供能量。 （3）. 图中Ｂ里为。 （4）. Ｃ中为含有的溶液。 （5）．米勒的实现说明： 3. 原始地球上尽管不能形成，但能产生构成生物体的，最初简单的有机物形成的场所，有机物不断的相互作用最终在形成原始生命。 4. 根据地质学研究，地球形成大约是在（） A.50 亿年前 B.35 亿年前 C.100 亿年前 D.46 亿年前 5. 地球上原始大气的成分是（） A. 一氧化碳和二氧化碳 B. 水蒸气、氢气、氨气、甲烷、二氧化碳和硫化氢 C.氮气和氧气 D. 氮气和二氧化碳 6.1953 年，美国青年学者米勒模拟原始地球的条件和大气成分，合成了一些有机 物，他使用的是（） A. 火花放电 B. 紫外线照射 C. 加热气体 D.日光照射 7.1969 年，人们发现坠落在澳大利亚启逊镇的陨石中含有并非来自地球的 （） A. 糖类 B. 氨基酸 C. 蛋白质 D. 核酸 8. 米勒和其他学者的化学合成实验说明，原始地球上（） A. 能形成生命 B. 能形成构成生命的有机物 C.原始生命诞生在原始大气中 D.原始大气中含有一氧化碳 9．科学家推测，原始生命的形成的时间，大约的在地球形成后的多少年（）A． 10 亿年 B ．15 亿年 C ．20 亿年 D ．30 亿年10．原始大气层里不含（） A．氧气 B ．氢气C．甲烷D．硫化氢 11．原始的生命起源于（） A．原始的大气层B．原始的河流 C．原始的海洋D．原始的高山 12．在实验室模拟原始地球的条件和大气成分来合成氨基酸的第一位人物是 （） A．斯巴兰让尼 B ．巴斯德 C ．米勒D．孟德尔 13．关于科学推测，正确的叙述是（A．科学推测需要确凿的证据 C ） B ．科学推测需要严密的逻辑 D
第五单元第一章生命的起源和进化复习教案 一、复习目标： 1、描述生命起源的过程--------化学进化过程。 2、举例说出生物进化的总体趋势。 3、概述生物进化的主要历程。 4、举例分析生物进化的原因-----自然选择。 5、举例说出人与猿的相似点，概述人类起源于古猿。 6、说出人类进化的主要历程。 二、复习重点： 1、描述生命起源的过程：化学进化过程。 2、举例说出生物进化的总体趋势。 3、概述生物进化的主要历程。 4、举例分析生物进化的原因：自然选择。 三、复习难点： 化学进化过程和自然选择的过程。 四、复习过程： 1、原始大气的成分中没有氧气，而现在的大气成分中有氧气。 2、米勒实验模拟原始地球的条件和大气成分，通过进行火花放电（模拟闪电），合成了许多种氨基酸。从而可以推测出，在原始地球的条件下，从无机小分子物质形成有机小分子物质是完全可能实现的。 3、生物进化的总体趋势是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生。 4、生物进化的原因是自然选择。自然界的生物，通过激烈的生存斗争，适应者生存下来，不适应者被淘汰。生物通过遗传、变异和自然选择，不断进化。 5、达尔文自然选择学说的内容有：过度繁殖、生存斗争、适者生存、遗传变异、自然选择。 五、课堂检测 1、关于生命的起源，写列叙述正确的是（） ①生命起源于非生命的物质，②生命起源于陆地，③原始大气的成分主要是水蒸气、氨气、沼气等，④现在地球上不可能再形成原始生命。 A、①②③ B、①② C、①③④ D、②③④ 2、“地球上的生命来自外星球”这一声明起源的推测得到了部分人的认可，理由是（） A、米勒通过实验证实了这一推测 B、原始地球环境不可能形成有机物 C、星际空间的陨石中发现了有机物 D、在其他星球已经发现了原始生命 3、下列关于生物进化趋势的表述中不合理的一项是（） A、形体小的生物早于形体大的生物 B、水生生物早于陆生生物 C、单细胞生物早于多细胞生物 D、低等生物早于高等生物 4、对古代长颈鹿进化成现代长颈鹿的原因的叙述错误的是（） A、古代长颈鹿有颈长和颈短的变异 B、古长颈鹿繁殖的后代较多 C、大自然保留了颈长的变异 D、长颈鹿自己选择颈长的个体保留下来 5.下图是米勒涉及的实验装置示意图，据图回答下列问题：
卫生微生物学笔记
负责整理者：李江恒 同组者：童柏铭黎智斌潘永帅周守林 注：“”标记的为必须掌握的重点 “”标记的为掌握和注意的知识点 “（）”括号内的为解释说明作用，多了解即可 其他未做任何标记的为熟悉或了解知识点 卫生微生物学 第一章绪论 第一节卫生微生物的发展史（了解） 一、启蒙时期对病原的认识 包括文明古国对病原的认识、卫生学的启蒙和早期对微生物的认识。 二、微生物学的初创和奠基时期 （一）、微生物的发现：17世纪，荷兰人列文·虎克利用自制显微镜，第一次看到微小生物，开创了用实验的方法研究微生物的先河。 （二）、微生物学学科的形成：巴斯德和郭霍是微生物学的奠基人。巴斯德的成就:①“巴氏消毒法”应用于各种食物和饮料消毒；② 发现并根除一种侵害蚕卵的细菌，拯救了丝绸工业；③意识到许多疾病由微生物引起，建立了微生物理论。郭霍的成就：创用了固体培养基，从环境和病人标本中分离纯化培养和鉴定细菌，为病原体的发现提供了重要的实验手段。 三、近代与现代微生物学时期 包括疾病预防的卫生学起源和卫生学学科的形成。 第二节卫生微生物学的定义 一、定义（掌握） 卫生微生物学（sanitary microbiology）：是研究微生物与其环境相互作用的规律、对人类健康的影响以及应对方略的科学。 二、卫生微生物学定义的范畴（掌握） 广义从上讲，卫生微生物包括存在于自然界的所有微生物，包括致病微生物（较少）和非致病微生物（较多）；从狭义上讲，卫生微生物不包括引起传染病流行的病原微生物；卫生微生物的定义是广义的。
三、卫生微生物学的研究内容（熟悉） （一）、研究微生物在环境中的分布消长规律 1.空间分布 2.时间分布 3.不同环境的消长规律 4.不同环境中的种类分布 5.不同环境的生存能力 6.不同环境的致病能力 （二）、环境因素在微生物传播疾病中的作用 （三）、研究卫生微生物的检验技术和方法 检验的目的：对微生物进行定性、定量、来源分析 检验方法：浓缩（提高检出率）、免疫学（增强特异性）、各种标记（增加能见度）、分子生物学方法（增加准确度）。 （四）、研究和制定卫生微生物标准 为卫生微生物监督工作提供理论依据。 （五）、研究利用微生物解决卫生学问题 1、微生物检测环境污染：沙门氏菌致突变试验（Ame test）检测污染物的致突变性；发光细菌检测污染物的急性、毒性。 2、微生物治理污染-环境生物技术 第三节卫生微生物与相关学科的关系（理解） 一、卫生微生物学与医学微生物学 卫生微生物学与医学微生物学的区别（熟悉）
第三章生命的起源和生物进化 镇海中学陈志海 第一节地球上生命的起源 1.人类起源于森林古猿。这一结论的获得有许多化石证据支持。 2.地球大约形成于46亿年前，原始生命大约诞生于36亿年前。 3.原始大气成分来自于火山喷发，有水蒸气、氢气、氨、甲烷、二氧化碳、硫化氢气体构成。原始大气中与现在大气明显的区别是没有氧气。 4.地球上生命的生存需要物质和能量。 5.米勒的实验：米勒将原始大气中的成分充入烧瓶中,通过火花放电,制成了一些有机物。 （1）原料：甲烷、水蒸气、氢、氨等。 （2）产物（证据）：氨基酸。 （3）结论：原始地球上能形成简单有机物。 6.原始大气在高温、紫外线以及雷电等自然条件的长期作用条件下，形成了许多简单的有机物。后来，地球的温度逐渐降低，原是大气中的水蒸气凝结成雨降落到地面上，这些有机物又随着雨水进入湖泊和河流，最终汇集到原始的海洋中。 7.原始生命诞生于原始海洋。原始海洋就像一盆稀薄的热汤，其中所含的有机物，不断地相互作用，经过极其漫长的岁月，大约在地球形成以后10亿年左右，才逐渐形成了原始的生命。8．多数学者认为：原始大气中的无机物到有机物, 再到原始生命,这一过程是在原始地球上进行的。 9．原始地球条件: 高温、高压、紫外线以及雷电、原始海洋、无氧气。 10．蛋白质、核酸是生命中重要的物质。 11. 原始生命起源于非生命物质，过程如下：无机物→小分子有机物→大分子有机物→原始生命。（但是从大分子有机物到原始生命的过渡还没有被实验验证） 第二节生物进化的历程 1．比较法：根据一定的标准，把彼此有某种联系的事物加以对照，确定它们的相同和不同之处。2．化石：是生物的遗体、遗物或生活痕迹，由于种种原因被埋藏在地层中，经过若干万年的复杂变化系形成的。例如：始祖鸟化石（古代爬行动物→古代鸟类）。 3. 生物进化的历程： （1）采用比较化石的研究方法；即比较不同类型动物的化石在地层中出现的顺序，从而判断动
系统进化树构建及数据分析的简介 Posted on 08 六月2009 by 柳城，阅读1,278 简洁版繁體 一、引言 开始动笔写这篇短文之前，我问自己，为什么要写这样的文章？写这样的文章有实际的意义吗？我希望能够解决什么样的问题？带着这样的疑惑，我随手在丁香园（DXY）上以关键字“进化分析求助”进行了搜索，居然有289篇相关的帖子（2006年9月12日）。而以关键字“进化分析”和“进化”为关键字搜索，分别找到2,733和7,724篇相关的帖子。考虑到有些帖子的内容与分子进化无关，这里我保守的估计，大约有3,000~4,000篇帖子的内容，是关于分子进化的。粗略地归纳一下，我大致将提出的问题分为下述的几类： 1．涉及基本概念 例如，“分子进化与生物进化是不是一个概念”，“关于微卫星进化模型有没有什么新的进展”以及“关于Kruglyak的模型有没有改进的出现”，等等。 2．关于构建进化树的方法的选择 例如，“用boostrap NJ得到XX图，请问该怎样理解？能否应用于文章？用boostrap test中的ME法得到的是XXX树，请问与上个树比，哪个更好”，等等。 3．关于软件的选择 例如，“想做一个进化树，不知道什么软件能更好的使用且可以说明问题，并且有没有说明如何做”，“拿到了16sr RNA数据，打算做一个系统进化树分析，可是原来没有做过这方面的工作啊，都要什么软件”，“请问各位高手用ClustalX做出来的进化树与phylip做的有什么区别”，“请问有做过进化树分析的朋友，能不能提供一下，做树的时候参数的设置，以及代表的意思。还有各个分支等数值的意思，说明的问题等”，等等。 4．蛋白家族的分类问题 例如，“搜集所有的关于一个特定domain的序列，共141条，做的进化树不知具体怎么分析”，等等。 5．新基因功能的推断 例如，“根据一个新基因A氨基酸序列构建的系统发生树，这个进化树能否说明这个新基因A和B同源，属于同一基因家族”，等等。 6．计算基因分化的年代 例如，“想在基因组水平比较两个或三个比较接近物种之间的进化年代的远近，具体推算出他们之间的分歧时间”，“如何估计病毒进化中变异所需时间”，等等。 7．进化树的编辑 例如生成的进化树图片，如何进行后续的编辑，比如希望在图片上标注某些特定的内容，等等。 由于相关的帖子太多，作者在这里对无法阅读全部的相关内容而致以歉意。同时，作者归纳的这七个问题也并不完全代表所有的提问。对于问题1所涉及到的基本的概念，作者推荐读者可参考由Masatoshi Nei与Sudhir Kumar所撰写的《分子进化与系统发育》（Molecular Evolution and Phylogenetics）一书，以及相关的分子进化方面的最新文献。对于问题7，作者之一lylover一般使用Powerpoint进行编辑，而Photoshop、Illustrator及Windows自带的画图工具等都可以使用。 这里，作者在这里对问题2-6进行简要地解释和讨论，并希望能够初步地解答初学者的一些疑问。 二、方法的选择 首先是方法的选择。基于距离的方法有UPGMA、ME（Minimum Evolution，最小进化法）和NJ（Neighbor-Joining，邻接法）等。其他的几种方法包括MP（Maximum parsimony，最