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進化-牛津通識讀本 版權信息
- ISBN:9787544751100
- 條形碼:9787544751100 ; 978-7-5447-5110-0
- 裝幀:一般純質紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
進化-牛津通識讀本 本書特色
《進化》作者基于*威的專業(yè)知識,用大量比喻來詮釋基本概念。《進化》論及動植物界和人類日常生活諸多有趣而重要的現(xiàn)象:花朵密腺管與傳粉者口器的契合,人類與老鼠的“軍備競賽”,部分鳥類為何擁有華麗羽毛,基因突變如何導致疾病,抗生素為何不能過量使用,我們?yōu)楹螘ダ稀!哆M化》立意高遠,對人類與其他物種的關系、進化的方向性進行了富有哲理的思考。
進化-牛津通識讀本 內容簡介
在不到五百年的時間內,科學已經完全改變了我們對人類起源以及人類與宇宙關系的看法。這本敏銳深刻又啟人深思的《進化》,介紹了進化生物學中某些重要的發(fā)現(xiàn)和觀念,如物種的形成和分化、適應、突變、自然選擇。《進化》兩位作者自一百四十多年前達爾文和華萊士發(fā)表**批作品起,直到近期由分子級進化的研究所提供的證據(jù),追溯了進化思想的演進過程。在尾聲部分,作者表明了進化觀念如何啟示現(xiàn)代生物學中那些*為難解的問題,如衰老為何發(fā)生、某些動物為何有利他行為。
進化-牛津通識讀本 目錄
1引言
2進化的過程
3進化的證據(jù):生物間的相似與差異
4進化的證據(jù):時空的印記
5適應與自然選擇
6物種的形成與分化
7一些難題
8后記
索引
英文原文
進化-牛津通識讀本 節(jié)選
第五章 適應與自然選擇 自然選擇與適應 自然條件下進化論的一個根本理論就是,一些可遺傳的性狀差異影響著生存與繁殖。例如,正如為了速度而對賽馬進行篩選(通過將冠軍馬與其近親進行雜交),羚羊也天生就被用速度篩選過,因為只有那些不被捕食者吃掉的個體才能繁殖下一代。達爾文與華萊士意識到了這個過程能夠解釋對自然條件的適應。我們通過人工選擇改造動植物的能力取決于這種性狀是否可遺傳。如果存在可遺傳的差別,那么自然界中那些成功的個體同樣也會把它們的基因(通常還有它們優(yōu)秀的特質)傳遞給下一代,而下一代就相應具備了適應性的特質,例如速度。 為了簡潔,也為了能讓人用普通名詞思考,“適應性(fitness)”一詞經常會被用于生物學寫作中,代表生存及繁殖的總能力,不需要詳述所提及的是哪些性狀(正如我們用“智力”一詞來代表一系列不同的能力)。適應性包括生物體的諸多不同方面,例如,速度只是影響羚羊適應性的一個因素。警惕性與發(fā)現(xiàn)捕食者的能力也很重要。然而,僅生存是不夠的,繁育后代的能力,例如為后代提供保障與照顧,對于動物的適應性而言同樣重要;對于開花植物的適應性而言,吸引傳粉者的能力尤為關鍵。因此適應性一詞可以被用來描述對范圍極廣的不同性狀的選擇。正如“智力”所遭遇的,“適應性”一詞的籠統(tǒng)性也使得它引起誤讀與爭議。 為了了解哪些性狀可能在生物體的適應過程中發(fā)揮重要作用,我們必須深入了解它的生活規(guī)律與生存環(huán)境。同樣一種特性,在一個物種身上可能會使其具有良好的適應性,而對另一個物種則不盡然。例如,對于一只通過隱蔽色來躲避捕獵者的蜥蜴而言,速度并不是適應的重要因素。對于一只居住在樹上的蜥蜴而言,善于抓住樹枝比跑得飛快要重要得多,因此短腿相比長腿而言,更具有適應性。對于羚羊而言速度是適應性的,但站住不動避免被捕食者發(fā)覺也是許多動物躲避獵殺的一種選擇。另外一些動物通過嚇跑對方來躲避捕食者:例如,有些蝴蝶的翅膀上有眼狀班紋,它們能夠突然展開而把鳥類嚇跑。植物顯然不能移動,但它們也有各式各樣的方法來躲避被吃掉的命運,例如有些吃起來苦澀,而有些則長滿了刺。所有這些不同的性狀都可能會提高生物的生存和/或繁殖的概率,從而提升它們的適應能力。 正如我們在第二章中所表明的,考慮到眾多性狀的遺傳變異性,以及環(huán)境因素的不同,自然選擇不可避免地會發(fā)生,而種群與物種的遺傳組成將會隨時間變化。這種改變通常會以年為單位緩慢進行,因為種群中的一個遺傳變體從稀有變成普遍,通常需要許多代的時間。在動植物的繁殖過程中,常會發(fā)生嚴苛的選擇(例如,當疾病使某畜群或作物中的大部分病死時),但是改變依然要花費許多年時間。據(jù)估計,玉米是在約一萬年前被馴化的,但是現(xiàn)代的巨型玉米棒卻是近代的產物。盡管進化的改變以年為單位來看非常緩慢,在化石記錄的時間尺度上,自然選擇造成的改變卻是迅速的。有益的性狀在種群中傳播開來的速率一開始可能極低,用時則短于地層中兩個相鄰層之間的時間(一般至少幾千年,見第四章)。 盡管相對于我們的生命而言,自然選擇發(fā)生得太過緩慢,我們通常看不到它的發(fā)生,但是自然選擇從未停止。甚至我們人類也還在進化。例如,我們的飲食結構已與我們的祖先不同,因此盡管我們的牙齒并不十分堅硬,但是它很適應現(xiàn)代柔軟的食物。許多現(xiàn)代食物的高含糖量容易導致蛀牙,甚至是致命的膿腫,但是堅硬的牙齒已不是自然選擇所必須的了,因為牙醫(yī)能夠解決這些問題,或者是換上假牙。正如其他如今不再有強烈需求的功能可想而知會發(fā)生改變,我們的牙齒可能有一天也會退化。我們的牙齒已經比我們的近親黑猩猩要小得多,我們還沒有阻止它們繼續(xù)變小的理由。我們的飲食中過量的糖分還導致繼發(fā)性糖尿病發(fā)病率的上升,這種病的致死率非常高。過去,這種疾病主要發(fā)生在過了育齡的成人身上,但是現(xiàn)在發(fā)病的年齡正持續(xù)提前。因此,為了適應我們飲食習慣的改變,一種新的(或許還很強烈)選擇壓力正趨向于改變我們的代謝特征。在第七章中,我們將展示這些人類生活中的改變是如何使人們進化得越來越長壽的。 適應性的概念經常被人們誤解。當生物學家嘗試對這個詞進行解釋時,他們通常會使用與我們日常所說的“適應”相關的例子,例如羚羊的速度。如果我們舉鳥類那中空而由支桿交叉強化的輕質骨骼做例子,可能就不那么容易混淆(圖14)。自然選擇理論是這樣解釋這種看起來設計精良的結構的:當飛行能力進化時,有著更輕便骨骼的個體的生存幾率會比其他個體略微高一些。如果它們的后代繼承了這種輕便的骨骼,那么在數(shù)代之后的種群中這個特征就會增多。這與人工育種是相似的,在人工育種中飼養(yǎng)員們篩選跑得*快的狗,*終使得所有的靈緹犬有著纖長的腿部。這種腿在跑起來時比短腿更有效率,靈緹犬的腿與羚羊或其他跑得快的動物的腿十分相像,而這些動物都是在自然選擇下進化而來的。就算不引入“適應性”的概念,我們也能準確地對自然選擇與人工選擇進行描述。自然選擇就意味著特定的可遺傳變體可能會優(yōu)先被傳遞給后代。攜帶有削弱生存或繁殖能力基因的個體,較攜帶有提升生存或繁殖能力基因的個體而言通常沒有那么多機會將基因傳給下一代。“適應性”僅僅是一個有用的縮略詞,用來概述“性狀有時會影響生物的生存和/ 或繁殖概率”這一思想,且不用特意指出某個性狀。在建立自然選擇影響種群基因組成的數(shù)學模型時,這個概念也非常有用。這些模型的結論為本章的許多論述提供了嚴謹?shù)幕A,不過我們在此不做贅述。 為了說明對于有益突變的選擇,我們可以將目光投向人類與老鼠的“軍備競賽”。我們嘗試各種針對老鼠的毒藥,而老鼠則進化出抗性。殺鼠靈通過阻止凝血來殺死老鼠。它抑制了維生素K代謝過程中一種酶的活性,而維生素K對于凝血與其他許多功能都十分重要。有抗性的老鼠一開始十分稀少,因為它們的維生素K代謝被改變了,這降低了它們生長與存活的概率。換句話說,這就是產生抗性的代價。然而,在施用了殺鼠靈的農場與城市中,只有那些有抗性的老鼠能夠存活下來,因此盡管需要付出代價,自然選擇的力量依然很強大。由此,帶有抗性的基因在老鼠種群中傳播至很高的攜帶率,盡管此基因的副作用使得這個基因不能傳播到每一個個體。然而,近期的情況是進化出了一種新型的似乎無副作用,甚至可能有益(沒有了毒性)的抗性。因此,在老鼠的生存環(huán)境改變的情況下,進化將會持續(xù)發(fā)生。 變異與選擇在許多系統(tǒng)中都十分常見,不僅僅是生物個體。遺傳物質中某些特定的組分被保留下來,并不是由于它們能夠增強攜帶它們的生物的適應性,而是由于它們可以在遺傳物質本身當中復制增殖,就像生物體中的寄生蟲。人體中有50% 的DNA 被視為歸于此類。另一個人體中自然選擇驅動進化改變的重要例子是癌癥。癌癥是一種細胞無視身體其余部分利益、自顧自無限增殖的疾病。這種疾病通常由一種能夠增大其他基因突變概率的突變(例如,第三章中所提到的校對系統(tǒng)失效,這種系統(tǒng)檢查DNA 順序,阻止突變)所導致。一旦突變發(fā)生的頻率增大,其中的一些將影響細胞的增殖速率,則可能會出現(xiàn)一個快速增殖的細胞系。隨著時間的推移,攜帶有其他基因突變的細胞不斷增殖出越來越多的細胞,生長越來越快,*終癌癥通常變得越來越嚴重。癌癥細胞同時還能對抑制它們生長的藥物產生抗性。如同眾所周知的艾滋病患者中艾滋病病毒的抗藥性進化一樣,獲得突變從而免受藥物抑制的癌癥細胞同樣能比初始類型的細胞長得更快,進而使癌癥無法緩和。這就是為什么在病情緩解后重新開始藥物治療效果往往甚微的原因。
進化-牛津通識讀本 作者簡介
布賴恩?查爾斯沃斯 英國皇家學會會員,愛丁堡大學進化生物學院教授(2007-2010年任院長)。曾任進化學研究學會會長、英國遺傳學學會會長。主要研究領域為進化遺傳學、基因組進化。著有《按年齡組織的種群中的進化》(1994)。 德博拉?查爾斯沃思 英國皇家學會會員,愛丁堡大學生物科學學院教授級研究員。曾任歐洲進化生物學會會長。主要研究領域為植物配種體系的進化,包括植物如何避免雜交繁殖、性染色體如何進化。
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