西北师范大学:《微生物学》课程教学课件(PPT讲稿)第十章 微生物的进化、系统发育和分类鉴定

第十章 微生物的进化、系统发 育和分类鉴定
第十章 微生物的进化、系统发 育和分类鉴定

进化(evolution):生物与其生存环境相互作用过程中, 其遗传系统随时间发生一系列不可逆的改变,在大多 数情况下,导致生物表型改变和对生存环境的相对适应。 今天仍生存在地球上的生物种类, 彼此之间都有或远或近的历史渊源。 最原始的生命 漫长的进化历程 千姿百态的生物种类
进化(evolution):生物与其生存环境相互作用过程中, 其遗传系统随时间发生一系列不可逆的改变,在大多 数情况下,导致生物表型改变和对生存环境的相对适应。 今天仍生存在地球上的生物种类, 彼此之间都有或远或近的历史渊源。 最原始的生命 漫长的进化历程 千姿百态的生物种类

系统发育(phylogeny):各类生物进化的历史。 分类(classification):根据生物特性的相似程度 将其分群归类。 地球上的物种估计大约有150万,其中微生物超过10万种, 而且其数目还在不断增加
系统发育(phylogeny):各类生物进化的历史。 分类(classification):根据生物特性的相似程度 将其分群归类。 地球上的物种估计大约有150万,其中微生物超过10万种, 而且其数目还在不断增加

生物分类的二种基本原则: a)根据表型(phenetic)特征的相似程度分群归类,这种 表型分类重在应用,不涉及生物进化或不以反映生 物亲缘关系为目标; b)按照生物系统发育相关性水平来分群归类,其目标 是探寻各种生物之间的进化关系,建立反映生物系 统发育的分类系统。 从进化论诞生以来,已经成生物学家普遍接受的分类原则 生物系统学(systematics)
生物分类的二种基本原则: a)根据表型(phenetic)特征的相似程度分群归类,这种 表型分类重在应用,不涉及生物进化或不以反映生 物亲缘关系为目标; b)按照生物系统发育相关性水平来分群归类,其目标 是探寻各种生物之间的进化关系,建立反映生物系 统发育的分类系统。 从进化论诞生以来,已经成生物学家普遍接受的分类原则 生物系统学(systematics)

第一节 进化的测量指征 70年代以前,生物类群间的亲缘关系判断的主要根据: 形态结构、 生理生化、 行为习性,等等 少量的化石资料 表型特征: 一、进化指征的选择
第一节 进化的测量指征 70年代以前,生物类群间的亲缘关系判断的主要根据: 形态结构、 生理生化、 行为习性,等等 少量的化石资料 表型特征: 一、进化指征的选择

原核生物的特点: 形体微小、 结构简单、 缺少有性繁殖过程, 化石资料凤毛麟角
原核生物的特点: 形体微小、 结构简单、 缺少有性繁殖过程, 化石资料凤毛麟角

b)形态特征在不同类群中进化速度差异很大,仅 根据形态推断进化关系往往不准确; 根据形态学特征推断微生物之间的亲缘关系的缺点: a)由于微生物可利用的形态特征少,很难把所有 生物放在同一水平上进行比较; 虽然根据少量表型特征来推测各类微生物的亲缘 关系而提出的许多分类系统,都随着时间的推移 而不断地被否定了
b)形态特征在不同类群中进化速度差异很大,仅 根据形态推断进化关系往往不准确; 根据形态学特征推断微生物之间的亲缘关系的缺点: a)由于微生物可利用的形态特征少,很难把所有 生物放在同一水平上进行比较; 虽然根据少量表型特征来推测各类微生物的亲缘 关系而提出的许多分类系统,都随着时间的推移 而不断地被否定了

六、七十年代: 分析和比较生物大分子的结构特征,特别是 蛋白质、RNA和DNA这些反映生物基因组特征 的分子序列,作为判断各类微生物乃至所有 分子计时器(molecular chronometers) 进化钟(evolutionary clock)
六、七十年代: 分析和比较生物大分子的结构特征,特别是 蛋白质、RNA和DNA这些反映生物基因组特征 的分子序列,作为判断各类微生物乃至所有 分子计时器(molecular chronometers) 进化钟(evolutionary clock)

蛋白质、RNA和DNA序列进化变化的显著特点是进化 速率相对恒定,也就是说,分子序列进化的改变量 (氨基酸或核苷酸替换数或替换百分率)与 分子进化的时间成正比。 1. 生物大分子作为进化标尺依据 a)在两群生物中,如果同一种分子的序列差异很大时, -进化距离远,进化过程中很早就分支了。 b)如果两群生物同一来源的大分子的序列基本相同, -处在同一进化水平上
蛋白质、RNA和DNA序列进化变化的显著特点是进化 速率相对恒定,也就是说,分子序列进化的改变量 (氨基酸或核苷酸替换数或替换百分率)与 分子进化的时间成正比。 1. 生物大分子作为进化标尺依据 a)在两群生物中,如果同一种分子的序列差异很大时, -进化距离远,进化过程中很早就分支了。 b)如果两群生物同一来源的大分子的序列基本相同, -处在同一进化水平上

2. 作为进化标尺的生物大分子的选择原则 1)在所需研究的种群范围内,它必须是普遍存在的。 2)在所有物种中该分子的功能是相同的。 3)为了鉴定大分子序列的同源位置或同源区,要求所 选择的分子序列必须能严格线性排列,以便进行进 一步的分析比较。 4)分子上序列的改变(突变)频率应与进化的测量尺 度相适应。 大量的资料表明:功能重要的大分子、或者大分子中功能重要 的区域,比功能不重要的分子或分子区域进化变化速度低
2. 作为进化标尺的生物大分子的选择原则 1)在所需研究的种群范围内,它必须是普遍存在的。 2)在所有物种中该分子的功能是相同的。 3)为了鉴定大分子序列的同源位置或同源区,要求所 选择的分子序列必须能严格线性排列,以便进行进 一步的分析比较。 4)分子上序列的改变(突变)频率应与进化的测量尺 度相适应。 大量的资料表明:功能重要的大分子、或者大分子中功能重要 的区域,比功能不重要的分子或分子区域进化变化速度低
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