浅谈影响生物进化的因素

时间:2022-06-05 06:27:46

浅谈影响生物进化的因素

摘 要:自地球有生命以来,生物就不断地变化着,从单细胞生物到多细胞生物,从水生生物到陆地生物,从细菌到高等动物。由于环境的变化,优势物种在新的环境下可能被淘汰,基因突变的累积有可能导致生物性状的改变,改变后的新性状如果能适应环境,那么生物各种性状个体的比例将发生变化,久而久之,生物将发生进化。

关键词:突变;基因频率;自然选择;进化

一、遗传平衡条件下生物很难发生进化

1908年前后哈代和温伯格提出了著名的“遗传平衡定律”,如果满足了5个遗传平衡条件,那么种群的基因频率不会发生改变,可以实现一代代的稳定遗传,下面举例说明:在一个桦尺蠖的种群中有黑体和白体两种体色,黑体基因型用AA表示,白体基因型用aa表示,假设它们的数量各占一半,既AA个体占50%,aa占50%,它们有性生殖的结果如下:

从表格可以看出:A和a的基因频率都一直是50%,如果满足遗传平衡条件,A和a的基因频率不会发生变化,预示着生物不会发生进化,但是这5个遗传平衡条件很难同时都满足,只要有一个条件发生变化,那么生物将发生进化。

二、进化的必然性

1.基因突变对进化的影响

基因突变的实质是在一定条件下基因从原来的存在形式突然改变为另一种新的存在形式。现代生物进化理论提出种群是生物进化的实质在于种群基因频率的改变。虽然基因突变在一个个体身上发生的概率非常小,但是一个种群中的个体数量非常多,所以基因突变发生的概率从种群看就比较大了。当一个种群所处的环境发生改变时,如喷洒新农药,某些个体之前因基因突变产生抗虫基因,则在喷洒农药后活下来,而其他大部分被农药淘汰,带有抗虫基因的虫子可以抵抗农药的影响,这对产生了基因突变的虫子是非常有利的。

1859年,英国生物学家达尔文在其巨著《物种起源》中提出了生物进化的自然选择学说。该学说的要点是群体中的个体具有性状差异,这些个体对其所处的环境具有不同的适应性,具有有利性状的个体得以生存并通过繁殖传递给后代,具有不利性状的个体会逐渐被淘汰,这里的有利性状和不利性状实际上就是有利的突变和不利的突变。比如没有翅膀的昆虫在陆地很难觅食,可到海边的时候它们能很好地避免被大风吹进海里。如果基因复制一直保持准确无误的复制,地球上的生命可能早就灭亡了,因为它们无法适应地球在过去很多年中所发生的气候剧变。基因突变虽然往往对个体是不利的,然而,有益的基因突变却是生物进化的主要因素

2.环境对生物进化的影响

生物对每一种环境因子都有耐受范围,生物只有在耐受范围内才能正常生长、发育;一旦超过生物在某一环境因子的耐受范围,生物的生存就会受到影响。生物需要生存在一定的环境中,时时刻刻都在受到环境的制约和影响,面对已改变的环境,绝大部分生物均能做出适应性的调整,从而在适应中达到物种发展与进化的目的。最近发育生物学研究表明:生物有一种提早产生新性状的能力,这有利于生物体的变异。他们假设,生物体能够意识到之前环境是如何变化的,然后利用这些信息形成它们将来的进化优势,如随着种子倾向于在大小和硬度方面的改变,那么鸟类可能就会形成一种能够适应这种改变的鸟嘴。由此可见,长期生活在某一地区的生物,它们的遗传结构和特性受到这个地区生态因子的影响,并产生很好的适应性。但当环境条件改变,或迁居到一个新的地方时,它们的遗传结构和特性就会受到新的环境因子的影响,如果能忍受环境条件的变化,生物就会产生定向的变异,发生进化。

3.人类活动对其他生物进化的影响

随着人类工业的发展,环境问题越来越严重,环境污染并不是一种一般意义上的环境胁迫,生物对污染的适应机制及进化格局与自然胁迫条件下的情形并不相同,环境污染是一种生态破坏。随着研究工作的不断深入和系统化,人们越来越发现,环境污染引起物种丧失是一种生态破坏,而且认为当今世界正在经历的物种大灭绝在很大程度上与全球扩散的环境污染有密切联系,污染的环境使得生物多样性、遗传多样性逐渐丧失。

总的来讲,环境污染条件下,生物进化的选择因素不是自然而是污染物,只有能够抵抗和耐受环境污染的生物才能生存下来。污染物的循环具有全球性,它可能会降低所有生物进化的潜能,危及所有生物的生存与安全。

三、进化是永无止境的

生物进化可以分成三个层次:微进化,新种的生成和大进化。微进化是指生物群体中基因频率的改变,新种生成和大进化是指从一个类型到另一个类型的跃变,比如从鱼类进化到两栖类。现代综合学说认为,由微进化和新种生成的研究所得的结果可以进一步推广到大进化。最近发育生物学的研究似乎证明了这一点:如果在胚胎发育过程中,某种基因的表达速度变慢,就会使鱼鳍变成肢足。而在这形形生物的进化过程中,突变、环境的选择、人类对环境的影响扮演了主要的角色。环境的变化是永无休止的,生物的进化也将一直持续下去,而人类的存在,无疑加速了其他生物进化的速率。

参考文献:

1.李难.进化论教程.北京:高等教育出版社,1930:294-319.

2.罗辽夏.生物进化的物理观.上海:上海科学技术出版社,2000.

3.刘祖洞.遗传学(上).北京:高等教育出版社,1979:77-111.

4.王映雪.污染生态学的新发展――污染进化生态学.云南环境科学出版社,1998:19-21.

(作者单位:广东省惠东高级中学)

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