模拟自然选择条件下细菌抗药性的探究实验

基于细菌在抗生素培养基中抗药性逐渐增强的原理,通过模拟自然选择条件,将自然选择在较短的时间内还原出来,进而探究在自然选择条件下大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗药性,以及培养条件改变时,细菌由抗药型转变为野生型的情况。本实验为沪科版高中《生命科学》必修3中"生物进化"人为创设选择情境提供了可操作的实验支持,也丰富了自然选择等相关内容的教学。     

人类进化的新模式及心理选择机制

对人与猿的结构、行为等特点进行比较,表明人类发生意识突破和"依靠工具"(防卫等),人与工具结合具有进步性,使人类的进化具有独特性。人体改变出现以心理意识主导的结构(基因)选择,它以适应工具、文化为方向,人逐渐直立和脑量增加等。分析了人类进化的心理学基础,阐明人与猿的分离方式及机制:即在工具意识上"断开",产生以心理选择为主导的结构和心理等的不同改变。建立人类进化的新模式,并从不同角度验证新模式。     

植物种群分子进化中对生境的适应——对荒漠植物遗传多样性研究结果的初步分析

长期以来,自然选择理论与中性理论对生物分子进化中的环境适应机理存在着激烈争论。目前,在植物种群分子进化中对生境适应的研究中正面临着一些难题：中性突变是分子水平进化的唯一原因,自然选择发挥主要作用的适应性进化是否存在于分子水平,选择与中性两种学说两种机制完全不同,如何才能将两者联系和统一起来,部分学者利用建立各种模型来描述自然选择对分子标记位点以及连锁序列的直接作用,如生态位宽度变异假设等。本研究小组以新疆阜康荒漠植物为研究对象,通过对两种重要荒漠植物遗传多样性的研究,分析两种植物各亚种群不同生境的生态因子与其遗传变异的关系,讨论生态位宽度变异假设,揭示遗传变异的产生与维持。中性论者与选择论者都试图解释生物环境适应与分子变异之间的关系。中性论和选择论是反映进化的两个侧面,它们不是绝对的,可以相互转化。     

DNA水平上检测正选择方法的研究进展

达尔文的自然选择学说指出, 自然选择作用是物种进化的主要因素。而1968年Kimura提出的中性进化学说认为中性突变和随机漂变才是进化的主要动力。在接下来的30多年时间中, 人们尝试从各种角度来检测自然选择是否存在。随着DNA测序技术的发展, 大量的DNA序列信息为检验自然选择提供了丰富的数据。因为自然选择会影响DNA变异模式, 所以可以通过分析现有的DNA样本来推断过去是否发生了自然选择。另一方面, 种群历史等因素也会影响到DNA变异模式, 因此会对自然选择的检测产生干扰。文章主要介绍了中性检验基本的概念, 全面回顾了一些经典的检验方法, 并着重介绍了近几年新发展出的研究方向。     

适合度的相对性与路径依赖的自然选择

自然选择理论认为生物个体或者种群在进化的过程中, 其基因或者性状、行为策略的选择一定是能够提高其适合度或者达到某个可期的“目标”。然而, 随着某个突变基因或者性状特征、行为策略在种群中扩散, 其期望收益将随着其在种群中分布的密度变化或环境改变而发生改变, 这就是适合度景观的悖论, 即静态的、固定可期望的收益可能因此而不存在。基于动态而非静态适合度景观的概念, 我们提出路径依赖的自然选择概念。路径依赖的自然选择过程中, 一个突变的基因或表型在某种环境下随机产生, 但是该基因或表型在某些特定环境下会产生正反馈。尤其是在正反馈与随机漂变的共同作用下, 多条路径的演化就可能发生, 并且其路径的形成将同时受到其种群进化历史过程和空间特征分布等因素的强烈影响。而在不同路径下, 由于观测维度、角度和尺度的不同, 适合度意义将因此而存在不同。在此意义下, 自然选择更可能选择路径频率而不是适合度大小。基于上述概念, 我们借鉴现代物理学中复函数的方法, 来描述多重动力对物种形成或者生物特征、种群进化等路径依赖的演化过程, 以期为同域物种、隐存种形成以及生物多样性演化提供解释机制。     

模拟自然选择条件下黑腹果蝇基因频率变化的实验

条件致死突变是指在某些条件下存活,而在另一些条件下致死的突变。利用黑腹果蝇的条件致死突变,模拟自然选择的环境,将自然选择在一个较短的时间内还原出来,探究了在自然选择条件下黑腹果蝇的基因频率的变化情况。本实验为人教版高中《生物遗传与进化（必修2）》中,探究实验“自然选择对基因频率变化的影响”人为创设的情境提供了实验的支持,也为自然选择的机制等相关内容的教学提供了实践背景。     

“自然选择与适应的形成”教学设计

在“自然选择与适应的形成”的教学中,为了帮助学生形成“适应是自然选择的结果”这一重要概念,充分利用学生已有的知识构建概念模型,并尝试运用计算机建模、创设真实情境等方式,帮助学生深入理解和运用重要概念,培养学生的证据意识、逻辑推理等科学思维能力,引导学生养成“尊重自然、顺应自然、保护自然,与大自然和谐相处”的观念.     

关于探究自然选择对基因频率影响的讨论

讨论自然选择对基因频率影响的探究活动中的情境创设和计算方法,建议将这一探究活动转为课外科技活动,用Excel工具探究基因频率在自然选择下的变化。     

对自然选择的再认识

对自然选择的再认识＠阎锡海对自然选择的再认识阎锡海尽管举世公认，达尔文是一位可以与被誉为近代科学巨匠的牛顿相媲美的著名生物学家，他在１９世纪中期所创立的以自然选择为核心的生物进化理论，被视为２０世纪以前生物学领域最为辉煌的成就，但是它同其它科学一样，是一定...     

盖娅假说:在争议中发展

自从1972年Lovelock提出盖娅假说已经过去了40年,但围绕它的争议却从未停止过。盖娅假说在反对者的批评中与支持者的证明中不断发展。当前,最极端形式的盖娅假说基本上已被摒弃,尤其是那种明显带有目的论的说法。弱盖娅提出的"有机体可以影响他们的环境,有机体与环境的反馈耦合可以塑造两者的进化"这两个观点也已经是普遍接受的事实。除此之外,盖娅假说提出的其他3个命题却饱受争议。(1)内在平衡的盖娅:生物调节反馈有助于环境的内在平衡。反对者认为,生物反馈稳定全球环境的说法,与冰芯记录和大量的气候反馈研究结果相矛盾的。支持者认为,地球生物-环境系统的内在平衡可以产生于正负反馈的混合。盖娅假说关心的是地球几十亿年的历史,盖娅假说在较短时间尺度内可证伪,并不意味着其在较长时间尺度内也可证伪。(2)最优的盖娅:生物调节环境,使环境更加适合生物的生存。关于有机体的繁荣主要是由于他们对环境的改变,还是由于他们对环境的适应,目前尚未有结论。但盖娅的支持者认为,当生物-环境系统受到干扰或崩溃时,主导过程将显现。拥有较强环境反馈的系统,将易于快速过渡到新的状态,而由适应主导的过程将改变得较为平缓。反对者同意生物通过生物调节作用影响环境条件以使自身受益,但是生物首先要适应环境条件通过自然选择才能得以繁荣发展的。地球形成这样的环境条件,很可能纯粹是一种运气。(3)自然选择的盖娅:生物调节反馈产生于达尔文式的自然选择。反对者认为,"自然选择支持促进生命效应"的说法并非普遍有效,只有当遗传特征赋予携带者繁殖优势时,自然选择才会支持它。自然选择是机制,而非原则。支持者认为自然选择并不是盖娅系统环境调节的必要条件;基于副产品的自然选择,可以解决许多进化论学者提出的物种合作中的欺骗问题;自然选择并不总是支持促进生命的效应,但在当遗传特征使携带者相对非携带者受益时,自然选择可以使特征携带者产生进化优势。虽然争议依然存在并将持续下去,但作为假说生产者,盖娅假说已经证明了它的价值。但是在人类活动对生物圈影响不断增强的背景下,盖娅假说必须与人类活动相结合,否则必然走向衰落,并被其他理论或假说所替代。在此基础上,未来盖娅假说的研究者们需要继续努力探索可以应用于生物圈的一般性原则,并坚持系统性的思考方法。在具体的方法方面,可以利用系统度量指标;建立新的模型,尤其是建立关于生物地球化学循环过程的机理模型;搞清楚不同尺度过程的成本与收益。     

昆虫拟态的历史发展

昆虫的拟态理论是由英国自然学家Bates于1862年提出的,Fisher称其为"达尔文后自然选择最重要的依据之一".大量的科学研究表明,昆虫的拟态行为最晚出现在石炭纪,自那时起昆虫与捕食者、昆虫与植物之间开始出现了共同的演变和进化.拟态的模仿方式一般包括颜色、花纹以及形态,但是也可以单指行为方面,且拟态大部分情况下可能模仿的是一个动物群体或者只是另外一种动物身上的一部分.拟态包括多种定义,不同的定义之间用小同的标准来区分拟态现象和非拟态现象,如贝茨氏拟态、缪勒氏拟态、侵略性拟态和瓦曼氏拟态等.本文从其中广义拟态的角度,对当前不同类群昆虫化石中拟态现象的研究进展进行了简要总结.     

探究细菌群体快速自然选择和适应的实验

介绍一个简单、快速、低成本的实验,以大肠杆菌为实验材料来探究细菌群体在盐含量梯度下的生长情况,并定量表示其在盐含量选择压力下的适应性变化.通过进一步从分子水平上阐明盐含量选择压力对细菌群体遗传变异的作用机理,帮助学生进一步理解自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向.     

华莱士:活在达尔文影子下的博物学家

正查尔斯·达尔文被认为是人类历史上最有影响的人物之一,也是各种最知名人物榜单的常客,这要归因于他提出了以自然选择为核心的进化理论,彻底改变了人类对于自己以及地球上其他生命的认知。然而,自然选择理论的提出,并非达尔文一个人的功劳,我们必须要记住另一个名字:阿尔费雷德·拉塞尔·华莱士。华莱士是英国著名的博物学家、生物学家、人类学家和探险家,他与达尔文同时独立提出了自然选择理论,并且在生物地理学领域做出了突出贡献,被后人誉为"生物地理学之父"。虽然做     

自然选择条件下有害变异产生原因的分析及对策

达尔文的自然选择学说认为：对生物生存有利的变异被保留,不利的变异被淘汰。从大约３４亿年前原始生命出现直到现在,自然选择在生物进化中有着巨大创造性作用。但是,生物界的有害变异并没有随着自然选择的作用淘汰或消失,相反还有逐渐增加的趋势。本文旨在探讨自然选择条件下有害变异产生的原因及其对策,以期能更大限度地保存对生存和生殖有利的变异,从而有利于生物的正常发育和进化。１　自然选择淘汰了旧的有害变异,但与此同时又产生了新的有害变异古生物学的成果表明：生物是在不断的进化中,其进化的总趋势,是从低等到高等,从…     

“中性说”是非达尔文主义的吗？

“中性说”是非达尔文主义的吗？马刚（第四军医大学生物教研室,西安７１００３２）木村资生等人提出的“中性说”因直接违反了达尔文主义的核心一“自然选择说”,而被认为是作达尔文主义的．并由此引起了一场反对和维护达尔文主义的长时期的论战。迄今,论战仍在继续。...     

论达尔文医学(Ⅱ)

一切生物功能的设计都用查理士·达尔文的自然选择理论来解释,是本文中贯彻始终的思想．探讨的中心是自然选择所挑选的适应性变化这一概念：我们与病原格斗适应性变化,病原对抗这变化而产生的适应性变化,我们为了这些变化必须付出代价而出现的不适应性,以及机体设计和现在的生活环境之间的不适应性,等等．我们希望读者将在对身体的功能以及某些异常情况的进化论解释中得到教益．     

昆虫求偶鸣曲的行为特征与功能及其生态学意义

以直翅目昆虫为重点,从鸣曲器官的结构特征与鸣曲机理,求偶鸣曲的定位及其精度,求偶鸣曲的适度调节,求偶鸣曲的结构参数及其生物学意义,受体对求偶鸣曲的反应与识别五个方面对昆虫求偶鸣曲的行为特征与功能作了综述。在此基础上,从求偶鸣曲的遗传与进化,求偶鸣曲与自然选择和性选择,求偶鸣曲与物种的分化和进化三个角度探讨了求偶鸣曲的生态学意义,并展望了该领域未来的发展趋势和研究方向。     

亲缘关系与啮齿类动物的社会行为

在漫长的进化过程中 ,动物除了在形态结构、生理生化以及遗传等方面适应周围环境之外 ,也产生了与环境相适应的行为 ,其中种内个体社会联系的行为称为社会行为。由于自然选择提高了个体的生存价值和广义适合度 (ｉｎｃｌｕｓｉｖｅｆｉｔｎｅｓｓ) ,所以如果个体间亲缘程度不同 ,在自然选择的作用下必然会产生不同的结果。亲缘关系与社会行为的研究源于行为生态学 ,其中以Ｈａｍｉｌｔｏｎ[32 ] 提出的亲缘选择和广义适合度理论为代表 ,将亲缘关系和自然选择联系起来 ,扩展了达尔文自然选择理论的范围 ,较好地解释了利他行为 (ａｌｔｒｕｓ…     

论达尔文医学(Ⅰ)

一切生物功能的设计都用查理士．达尔文的的自然选择理论来解释,是本文中贯彻始终的思想,探讨的中心自然自动所控制所挑选的适应性变化这一概念：我们与病原格斗适应性变化,病原对抗这变而产生的知识性变化。     

动物的反捕食策略

达尔文在《物种起源》中提出"自然选择"理论,在一定程度上解释了动物的行为规律。动物的反捕食策略作为行为生态学研究的主要内容之一,是自然选择的结果,使动物更加适应环境。正确应用行为生态学的研究方法能够有效理解和分析动物的反捕食策略。对动物的反捕食策略按照消耗能量的大小进行了分类总结,分别是隐蔽、逃避、自卫三大类。简要阐述了关于反捕食策略的最新研究动态,同时对动物的反捕食策略进行了简单的介绍与评价。