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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ATP 28

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DNA 125

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DNA 189

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