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第一部分　进化生物学理论3

第1章　进化生物学思想3

1.1 亚里士多德——博物学的萌芽4

1.2　林奈——分类学5

1.3　布丰——博物学、动物地理学6

1.4　拉马克——进化论7

1.5　居维叶——古生物学8

1.6　冯贝尔与海克尔——发育生物学9

1.7　达尔文——进化论10

1.8　华莱士与魏格纳——生物地理学13

1.9　杜布赞斯基——种群遗传学15

1.10　洛伦茨、廷伯根与弗里奇——动物行为学16

1.11　迈尔——系统学、进化生物学16

1.12　亨尼希——系统发育系统学、分支分析学17

1.13　木村资生——中性论与分子进化18

1.14　21世纪进化生物学的若干发展方向18

要点与问题19

进一步阅读的建议20

参考文献20

第2章 不同视角中的生命与生命的细胞前阶段21

2.1 物理学视角中的生命22

2.2　天文学视角中的进化25

2.3　化学视角中的生命26

2.3.1 水26

2.3.2　碳与有机化合物27

2.3.3 磷与ATP28

2.3.4　金属元素28

2.4　热力学视角中的进化28

2.5　地球生命起源中的生物化学阶段30

2.6　密码子起源32

2.6.1　二联体模型32

2.6.2　与核酶复制协同进化的模型34

2.7　代谢起源34

2.7.1　光合作用34

2.7.2　无氧代谢34

2.7.3　有氧代谢35

2.8　研究早期进化的模拟实验35

要点与问题36

进一步阅读的建议36

参考文献36

第3章　单细胞、病毒与隐生宙生态38

3.1　原核生命：从单界到两界38

3.2　真核细胞内共生起源41

3.3　病毒系统42

3.3.1　病毒分类与系统学42

3.3.2　亚病毒因子42

3.3.3 DNA病毒、RNA病毒、逆转录病毒43

3.4　病毒与转座44

3.5　多细胞化47

3.6　隐生阶段生态系统的演化47

要点与问题49

进一步阅读的建议49

参考文献49

第4章　生物系统学的原理与方法52

4.1　分类学与分类52

4.2　系统发育学派（或称分支分类学派）、进化分类学派与数值分类学派54

4.3　分支分析简介55

4.3.1　分支分析的一般过程55

4.3.2　类群的相关基本概念56

4.3.3 性状56

4.3.4　分支树57

4.4　主干种61

4.5　超级树——树的叠加63

4.6　根据系统发育关系建立自然分类的方法65

4.6.1　Wiley等（1991）提出的3个规则65

4.6.2　Hennig的同等级别法65

4.6.3　9个约定65

4.7　谱系命名规则66

4.8　生命树（完全树）68

4.9　基于形态信息与基于分子信息的分支分析研究69

要点与问题71

进一步阅读的建议72

参考文献72

第5章　性状、选择与适应77

5.1　性状及其同源77

5.2　自然选择学说78

5.2.1　逻辑结构78

5.2.2　对达尔文进化论的一些误解79

5.3　选择的类型80

5.4　多基因性状82

5.5　适应83

5.6　形态、功能与适应85

5.6.1　温度与湿度的影响85

5.6.2　体型构造的意义86

5.6.3　无用器官在进化上的弱化、消失86

5.6.4　耐受性的进化86

5.7　生态学关系与进化87

5.7.1　捕食-被捕食关系与适应87

5.7.2　寄生（取食）与共生、寄生（取食）与协同进化88

5.8　平行与趋同90

5.9　性选择91

5.10　表观遗传92

要点与问题93

进一步阅读的建议93

参考文献93

第6章　生活史、行为与遗传系统96

6.1　生活史进化96

6.1.1　生活史现象96

6.1.2　生活史中的特点与适合度97

6.1.3　生活史进化中的约束因素97

6.1.4　生活史进化理论97

6.1.5　性选择与雄性生活史98

6.1.6　扩散与进化98

6.2　行为进化99

6.2.1 行为可以被看作一种表型99

6.2.2　行为的适合度99

6.2.3　最适取食理论100

6.2.4　进化稳定策略100

6.2.5　性选择中的行为101

6.2.6　协作与社会性的进化102

6.2.7　行为在进化中的作用103

6.3　遗传系统进化104

6.3.1 突变类型104

6.3.2　有性生殖与重组105

6.3.3　核型105

6.3.4　性别进化106

6.3.5　性比、性分配与性别决定107

6.3.6　同系生殖与远系生殖109

要点与问题110

进一步阅读的建议110

参考文献110

第7章　种群遗传动态115

7.1　种群结构与动态115

7.1.1　种群的大小与年龄结构115

7.1.2　种群中个体的存活率与生命表116

7.1.3　种群增长与种群密度117

7.1.4　种群间的个体迁移117

7.2　种群遗传的基本模型118

7.2.1 哈迪-温伯格平衡118

7.2.2 自然选择119

7.2.3　随机遗传漂变120

7.3　有效种群大小122

7.4　等位基因替换概率、时间、速率122

7.5　遗传多态性123

7.6　种群间的地理变异124

7.7　种群生物学中的分子系统学方法125

7.7.1　取样概述125

7.7.2 随机扩增多态DNA125

7.7.3　限制性酶切片段长度多态性126

7.7.4　扩增片段长度多态性128

7.7.5　卫星标记129

7.7.6　微阵列130

要点与问题130

进一步阅读的建议131

参考文献131

第8章　进化发育生物学134

8.1 简单的和复杂的多细胞化模式135

8.2　发育模式、Hox基因族与复杂器官进化的不可逆定律137

8.2.1　体腔137

8.2.2　体轴与体节137

8.2.3　Hox基因族、体节特异性表达与身体模式建成138

8.2.4　图式建成中的机制140

8.2.5　复杂器官进化的不可逆定律140

8.2.6　结构演化与新功能141

8.3　变态发育142

8.3.1　杂交起源观点142

8.3.2　有希望的思路143

8.3.3　龄期与龄期依赖性进化143

8.4　免疫系统进化与发育144

8.5　冯贝尔法则144

8.6　个体发育与分支分析145

8.7　个体发育信息在系统发育推断中的应用146

8.8　Hox基因簇与系统发育研究148

8.9　系统发育对个体发育研究的意义151

要点与问题153

进一步阅读的建议153

参考文献153

第9章　分子系统发育158

9.1　基因组进化159

9.1.1　基因组159

9.1.2　亚基因组162

9.1.3　基因组比对165

9.1.4　线粒体基因组165

9.1.5　简评基因组信息在系统发育研究中的应用166

9.2　分子进化研究的理论基础167

9.3　序列选取中的关键问题169

9.4　序列格式及其转换170

9.5　序列比对与校正170

9.5.1 比对在推断分子系统发育过程中的地位171

9.5.2　序列比对的方法及软件171

9.5.3　空位的问题172

9.5.4　参数的设置173

9.5.5　比对的校正173

9.6　RNA的二级结构在分子系统发育研究中的应用176

9.6.1　从一级结构到二级结构——原理与软件简介176

9.6.2　rRNA的二级结构及应用178

9.6.3　tRNA的二级结构及应用179

9.7　序列进化模型的选取180

9.8　算法简介182

9.8.1　主流算法比较182

9.8.2　直接优化和定态优化183

9.8.3　贝叶斯分析简介184

9.9　数据不相合性检测187

9.10　系统发育研究的医学应用案例188

9.11　古DNA189

要点与问题191

进一步阅读的建议191

参考文献191

第10章　物种问题202

10.1 不同角度中的物种概念202

10.1.1　生物学类的物种概念205

10.1.2　系统发育类的物种概念206

10.2　物种概念在现实中的困难208

10.3　生殖隔离209

10.4　种化的几种方式210

10.5　杂交地带与渐渗杂交212

10.6　水平基因转移与网状进化215

10.7　物种多样性与濒危物种保护218

10.7.1　物种的保护程序220

10.7.2　物种的多样性分析221

10.7.3　世界自然保护组织的保护区定义及分级221

10.7.4　世界自然保护组织的物种濒危分级222

10.8　人类对物种的改造225

要点与问题226

进一步阅读的建议226

参考文献226

第11章　显生宙的进化格局233

11.1　生态系统与进化234

11.2　地质测年234

11.3　化石与地质年代235

11.4　地质历史上的集群绝灭与适应辐射238

11.5　系统发育格局241

11.6　生物的地理分布幅度及特有性243

11.7　分支生物地理学——分布格局的解释247

11.8　人为活动、生物入侵与检疫250

要点与问题251

进一步阅读的建议251

参考文献251

第二部分 自然历史255

第12章　绿色植物界的进化255

12.1　有胚植物以外的绿色植物257

12.2　“苔藓植物”：维管植物以外的有胚植物257

12.3　石松植物：真叶植物以外的维管植物258

12.4　念珠型植物：种子植物以外的真叶植物259

12.5　？种子蕨类259

12.6　裸子植物261

12.7　能源矿藏的形成262

12.7.1　煤的形成262

12.7.2　石油与天然气的形成262

12.8　被子植物起源的真花学说与假花学说265

12.9　被子植物266

要点与问题277

进一步阅读的建议277

参考文献277

第13章　真菌进化279

13.1　真菌的范围279

13.2　真菌的生活史、生殖与遗传279

13.2.1　无性生殖279

13.2.2　有性生殖280

13.2.3　异核现象和准性生殖281

13.3　腐生真菌与真菌毒素282

13.4　寄生真菌与捕食真菌282

13.5　共生真菌283

13.5.1 地衣283

13.5.2　菌根283

13.5.3　昆虫与共生真菌284

13.6　极端环境中的真菌284

13.7　子囊菌门285

13.8　担子菌门286

13.9　芽枝霉门286

13.10　壶菌门286

13.11　球囊菌门287

13.12　微孢子虫门287

13.13　瘤胃菌门288

13.14　地位待定真菌288

要点与问题288

进一步阅读的建议288

参考文献288

第14章　无脊椎动物与昆虫进化290

14.1　真菌或后生动物组中除真菌和后生动物之外的类群292

14.2　双胚层动物292

14.3　两侧对称动物中除原口动物和后口动物之外的类群293

14.4　冠轮动物293

14.5　蜕皮类动物中除节肢动物之外的类群295

14.6　节肢动物中除六足总纲以外的类群296

14.7　六足总纲297

14.7.1 内颚类297

14.7.2　狭义昆虫纲及其中的石蛃、衣鱼299

14.7.3　有翅类昆虫及其中的“古翅类”299

14.7.4　“多新翅类”302

14.7.5　副新翅类303

14.7.6　全变态类305

14.8　昆虫的基因组307

14.9　昆虫的遗传系统308

14.10　昆虫中的寄生与共生309

14.10.1　Wolbachia及其他细胞内共（寄）生菌309

14.10.2　寄生蜂中的多DNA病毒310

14.10.3　节肢动物的肠道寄生物310

14.11 昆虫的发育310

14.12　昆虫的基因工程操作313

14.13　昆虫行为的分子遗传学基础314

要点与问题316

进一步阅读的建议316

参考文献316

第15章　后口动物与鱼类进化322

15.1 后口动物中除脊索动物以外的类群324

15.2　脊索动物中除有头动物之外的类群324

15.3　有头动物中除脊椎动物之外的类群325

15.4　脊椎动物中除有颌动物之外的类群325

15.5　有颌动物中的化石鱼类326

15.6　软骨鱼纲327

15.7　辐鳍鱼纲328

要点与问题333

进一步阅读的建议334

参考文献334

第16章 肉鳍动物与两栖类进化335

16.1 腔棘鱼类336

16.2　肺鱼336

16.3 四肢起源337

16.4 四肢型动物中的“广义骨鳞鱼类”338

16.5 四足动物与两栖动物的界定339

16.6　广义四足动物与狭义四足动物之间的类群339

16.7　两栖类的化石类群与现生类群340

16.8　两栖动物对陆地环境适应的水平341

要点与问题342

进一步阅读的建议342

参考文献342

第17章　蜥形动物与鸟类进化343

17.1　石炭蜥类中除爬行类之外的类群344

17.2　副爬行类345

17.3 ？大鼻龙类和？调孔类346

17.4　鳞龙类347

17.5　假鳄类348

17.6　？翼龙类349

17.7　？鸟臀类恐龙349

17.8　蜥臀类恐龙除腔骨龙以外的类群350

17.9　腔骨龙中除鸟类以外的类群351

17.10　鸟类中除真鸟类以外的类群352

17.11 真鸟类354

要点与问题358

进一步阅读的建议358

参考文献358

第18章　哺乳类进化359

18.1　下孔类中除哺乳动物以外的类群361

18.2　哺乳型动物的早期代表361

18.3　后兽类362

18.4　真兽类中的异关节目362

18.5　狭义真兽类中的非洲兽超目363

18.6　真兽类中的劳亚兽超目364

18.7　狭义真兽类中的真统兽——啮齿超目365

要点与问题366

进一步阅读的建议366

参考文献366

第19章　灵长类与人类进化367

19.1　人科以外的灵长目动物369

19.2　人科以外的人猿总科化石370

19.3 猩猩、大猩猩和黑猩猩371

19.4　从猿到人：非洲与亚洲的发现371

19.4.1　能人阶段373

19.4.2　直立人阶段373

19.4.3　早期智人阶段374

19.4.4　晚期智人阶段375

19.5　现生的人377

19.5.1　人类大脑377

19.5.2　人类的性、生殖与发育378

19.5.3　人类的食性379

19.5.4　人类的寿命380

19.5.5　人类的种群增长、种族的划分与种群遗传学381

19.5.6　人类的语言382

19.5.7　人类进化中的弱化改变与代价382

19.5.8 自然、科学、社会与人384

要点与问题385

进一步阅读的建议385

参考文献386

名词解释388

中文索引409

英文索引428