北京大学生物演化课程大纲：从达尔文到现代分子演化研究
北京大学生物演化课程大纲：从达尔文到现代分子演化研究
生物演化是一门涉及生物学、遗传学、分子生物学等多个领域的综合性学科，它研究生物在漫长历史中的演变过程及其机制。北京大学生命科学学院的张蔚和顾红雅教授开设的生物演化课程，系统地介绍了生物演化的基本理论、重要概念以及最新研究成果，涵盖了从达尔文的自然选择理论到现代分子演化研究的各个方面。
第一讲 序言
地球上丰富多彩的生命由演化而来；生物和环境之间的关系、生物之间的关系也不是天生就有的，也是长期演化的结果。本节课将给大家看一些生物的图片，讲述一些发生在我们身边的生物之间的小故事；重点介绍生物“演化”的定义和演化理论的发展史；介绍生物演化研究的特点。
第二讲 达尔文及拉马克的演化思想
法国博物学家拉马克、英国博物学家达尔文系统提出了生物演化的理论，本节课将对这两位科学家的生平做一简介，重点介绍他们的学术思想、他们演化理论的主要论点和异同之处。
第三讲 新达尔文主义及综合演化论
因所处时代科学发展的局限性，达尔文在其《物种起源》中提出的演化理论存在错误，特别是遗传机制方面。随着生命科学的发展，人们对生物遗传规律和机制的认识不断更新，科学家对达尔文的理论进行了修订和补充。本节课将重点介绍科学家对达尔文理论的第一次和第二次修订；介绍遗传学，特别是种群遗传学和分子生物学的新发现对演化理论发展的贡献； 同时介绍种群中基因及基因型频率的变化规律，Hardy-Weinberg平衡公式的一些基本概念。本节课还将举例说明基因漂变是确实存在的；而基因流则是联系物种的最根本的形式。
第四讲 自然选择及其类型
自然选择是达尔文演化理论的核心内容之一，它是驱动生物演化主要的力量。你如何去判断不同的选择形式？本节课将重点介绍自然选择的类型，如定向选择、稳定选择、间断选择、平衡选择等；还将举例说明人工选择这一特例，以及人工选择的遗传和分子机制。
第五讲 适应
自然选择的结果是生物对环境的适应，人们可以设计实验对适应进行研究。本节课主要介绍适应、适合度、选择系数等概念，并举例说明如何进行适应方面的研究；适应并不是十全十美的，适应是相对的；自然选择的特例：族群选择，利他主义。本节课有些师生的互动环节，希望同学们积极思考有关如何研究生物的适应。
第六讲 中性演化论提出的背景及该理论的主要内容
生物在自然界中遗传变异的程度如何？这些变异的物质基础和机制是什么？分子生物学的发展为中性演化理论的提出打下了基础。本节课重点介绍木村资生先生提出的中性理论的主要内容；其他科学家对木村理论的修订；分子演化的一些术语以及研究分子演化所用的生物特征。
第七讲 蛋白质和核酸演化速率
分子演化的速率是可以计算的：本节课将介绍如何计算蛋白质和核酸演化速率，什么是同义替代，什么是非同义替代；什么是碱基的置换，什么是碱基的颠换。由此将引出分子钟(molecular clock)学说，以及如何验证基因演化是否符合分子钟规律。
第八讲 什么是物种及物种的形成
物种是个有争议的话题，如是否有物种？什么是物种？物种是如何形成的？物种形成的速度是均一的吗？本节课将重点介绍不同的物种的定义，以及新物种是如何产生的：异域成种，连接域成种，同域成种；谱系的概念；还将介绍Stephen Gould教授提出的间断平衡学说：其学说提出的背景和主要内容。
第九讲 物种的灭绝
物种有生就有灭，而物种的灭绝是一个沉重的话题。本节课将介绍物种灭绝的定义和类型，举例对一些物种灭绝的类型和原因进行分析；灭绝的外部原因核内部原因；灭绝的规模；地球上几次大的物种灭绝事件及可能的原因；GAIA假说。
第十讲 系统发生重建——追溯生物的演化史
生命之树是达尔文演化理论的核心之一，人们可以根据这一原理重构生命之树。本节课将介绍一些相关概念，如祖征，衍征，直系同源，并系同源等。构建系统发生树（演化树）的一些假设，如简约性原则，极性的确定等；构建系统发生树时应注意的事项等。从一个系统发生树上我们可以“读”出什么信息？本节课将利用一些实例说明系统发生树在实际生活中的应用：如何追踪病毒的来源？如何利用该原理判案？
第十一讲 生命的起源及演化
生命是如何起源的？这是一个千古难题。本节课将从生命的定义和地球的起源说起，介绍早期人们对生命起源的认识；推测生命起源的阶段。用近年来科学家的一些实验对“是否可以人工制造生命”的话题进行讨论。还将介绍生物演化史早期的几次“辐射演化”（radiation）；对线粒体的起源和叶绿体的起源进行讨论。
第十二讲 生物演化过程中的跨界基因流
不同物种间的遗传物质是否能相互“流动”（转移）？事实证明自然界中“跨界基因流”是驱动生物演化的主要驱动力之一。本讲给大家重点讲述一些对生物适应性演化起重要作用、自然发生的跨界或跨物种基因流动事件，以及这些事件对人类的文明和技术发展的推动作用。
第十三讲 鸟类的起源和演化
鸟类的起源是一个争论了100多年的话题，对这个问题的研究人们主要依靠化石的证据，中国科学家为解决这方面的学说争议做出了很大的贡献。本节课将利用大量的化石对该问题进行讨论：长羽毛恐龙的发现；鸟类飞翔的起源；早期鸟类的辐射演化。还将介绍一些在中国发现的其他有趣的化石。
第十四讲 家养动物、现代智人的起源/演化
狗是人类的好朋友，大家都知道狗起源于狼，但起源于什么狼？哪儿的狼？何时起源的？人们从化石到基因组对这些问题进行了大量的研究，但至今还争论不休。现代智人的起源也是一个争议很大的话题，人们不仅利用了大量的化石，还利用了大量现代人基因组的信息，甚至是已灭绝的一些人属物种的基因组信息进行研究。本节课将重点介绍研究的最新进展，对一些有争议的问题进行讨论。最近科学家们利用基因信息研究获得的结果解决了一些问题，但却带来了更多新的问题。
张蔚
北京大学生命科学学院和生命科学联合中心研究员、博士生导师。主要研究方向简介：研究兴趣在于整合实验和计算生物学的研究方法，探究重要演化问题的理论基础和分子机理，例如研究物种形成，适应型演化以及基因渗入。研究对象通常具有物种丰富和适应性辐射等特点。例如，鳞翅目昆虫约有180000种，其中的一些物种存在种间杂交，并且具有多样的翅膀花纹，是用于演化研究的理想体系。测序技术和基因编辑技术的迅速发展，使得对于非模展开
顾红雅
顾红雅，北京大学生命科学学院教授，博士生导师。1982年获南京大学理学学士，1987年获美国华盛顿大学理学博士学位。现兼任“Journal of Molecular Evolution” 的 associate editor， “Journal of Systematics and Evolution”和“Journal of Integrative Plant Biology”的编委。顾红雅教授长期从事植物系统发育与演化、植物遗传多样性与环境适应性相关性研究，以及植物基因家族的演化研究。先后承担863、国家自然科学重点基金、国际合作等多项研究项目。在生物遗传及演化相关的国际刊物上发表论文60余篇；参与编著教材3部，科普专著1部，翻译教材3部。获北京大学第十七届“我爱我师-最受学生爱戴的老师”金葵奖，中国科技协青年科技奖、国家教委优秀留学回国人员等奖项。
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