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1 进化生物学1

什么是进化？1

达尔文之前3

达尔文5

达尔文的进化理论6

哲学问题8

伦理、宗教与进化9

达尔文之后的进化理论10

综合进化论10

进化的基本原则11

综合进化论之后的进化生物学12

如何研究进化13

进化是事实也是理论14

2 生命之树：分类和系统发生19

分类20

推断系统发生史24

系统发生树24

用于系统发生推断的数据27

推断系统发生：最大简约法29

DNA序列的简约性分析：一个案例32

系统发生分析的统计学方法34

评估系统发生假说37

分歧时间估计39

基因树和物种树42

水平基因转移42

不完全谱系分选43

系统发生分析的其他事项45

系统发生学的应用和扩展46

3 演化式样51

对特征演化历史的推断51

以分类学为依据推测而来的一些演化式样53

生物体的大多数特征都从早先存在的祖先特征演化而来54

同塑性很常见55

特征演化的速率不同59

演化往往逐步进行60

外形改变往往与功能改变相关62

物种之间的相似性随个体发生而改变62

发育和形态演化63

个性化63

异时发生63

异速生长65

异位发生65

复杂度的增加和减少66

系统发生分析揭示了物种演化的趋势67

许多分支都有适应辐射演化的现象69

基因和基因组的演化模式70

趋同演化70

基因组大小71

重复基因与基因组73

4 化石记录中的进化77

地质学基础77

板块构造77

地质时期78

地质年代表79

化石记录79

种内的进化改变81

高阶元分类群的起源82

人族化石记录89

系统发生和化石记录94

进化趋势94

间断平衡95

演化速率98

5 地球上生命的历史101

生命的历史格局101

生命出现之前101

生命出现102

前寒武纪的生命104

古生代生命：寒武纪大爆发108

古生代生命：奥陶纪至泥盆纪110

海洋生物110

陆地生物111

古生代生命：石炭纪和二叠纪113

陆地生物113

二叠纪末期大灭绝114

中生代生命114

海洋生命116

陆地植物和节肢动物116

脊椎动物118

新生代120

水生生物121

陆地生物121

哺乳动物的适应辐射122

更新世事件124

6 演化的地理学131

演化的生物地理学证据131

分布的主要式样133

影响地理分布的历史因素134

检验历史生物地理学的假设137

历史生物地理学的分析举例138

区域性生物群的组成142

谱系地理学142

更新世种群变迁143

现代人起源144

地理分布的界限：生态和演化148

生态位148

范围的局限性：一个演化的问题150

地理分布式样多样性的演化150

群落趋同150

历史对分布式样多样性的影响152

7 生物多样性及其进化157

生物多样性变化的估测与建模157

多样性变化速率建模157

化石记录中的多样性159

多样性的系统发生研究160

显生宙内的生物多样性与差异162

生成与灭绝的速率165

随着谱系存续时间的推移，灭绝速率会变化吗？167

灭绝的原因167

大灭绝168

多样化过程171

物种的多样性会达到平衡吗？171

为什么某些类型的生物比其他类型更为多样化？174

生物特性对分化的影响176

适应辐射177

影响多样性的其他因素179

8 遗传变异的起源183

基因和基因组183

突变：概述186

突变的种类187

突变的实例190

突变率191

突变的表型效应195

突变对适合度的影响198

突变的限制200

突变是一种随机过程201

核型的改变202

多倍化203

染色体重排203

9 变异：进化的基础211

表型变异的来源212

变异的遗传和环境来源212

非遗传性传承的变异214

了解进化：遗传变异的基本原理216

等位基因和基因型频率：哈迪-温伯格定律217

示例：人类MN基因座218

哈迪-温伯格定律的意义：进化的各种因素220

等位基因、基因型及表型的频率221

近亲交配221

自然种群中的遗传变异：单个基因223

形态和生存力223

近交衰退225

分子水平的遗传变异226

自然种群的遗传变异：多基因座228

连锁和连锁不平衡228

数量性状变异232

种群间变异237

地理变异的模式237

基因流240

种群间等位基因频率的差异241

人类遗传变异241

10 遗传漂变：随机进化249

进化中的随机过程249

遗传漂变理论250

遗传漂变即为取样误差250

溯祖251

等位基因频率的随机波动252

遗传漂变下的进化254

有效种群大小255

奠基者效应257

现实种群中的遗传漂变258

分子进化的中性理论260

中性理论的原理261

中性理论所获得的支持263

再论分子钟264

基因流和遗传漂变265

基因树和种群历史267

再论现代智人的起源268

11 自然选择和适应273

现实中适应的实例273

自然选择的本质276

设计和机制276

自然选择的定义276

自然选择与偶然性277

实物选择和属性选择278

环境是否有效取决于生物279

自然选择的例子279

演化实验280

雄性生殖成功率281

群选择282

亲缘选择283

自私的遗传元件284

选择的层次285

个体和种群的选择286

物种选择287

适应的本质288

适应的定义288

认识适应289

对适应性演化的观察293

自然选择和适应所不具备的特性295

适应的必然性295

完美296

进步296

自然的和谐与平衡296

道德和伦理297

12 自然选择的遗传理论299

适合度300

自然选择的模式300

定义适合度301

适合度的要素302

选择的模式303

定向选择305

天然种群中的有害等位基因308

平衡选择维持的多态性310

杂合子优势311

各种拮抗选择312

依频选择313

进化改变的多重结果317

正向依频选择317

杂合子劣势318

适应景观318

选择和遗传漂变间的相互作用319

自然选择的强度320

自然选择的分子证据322

依据地理变异来检测选择322

选择的检验：种内变异和种间变异323

基于DNA序列来检测选择：理论期望324

选择的分子印记327

人类基因组的适应性进化330

适应性：起因于新变异还是现存变异331

13 表型进化335

表型性状的遗传架构335

表型变异的组分338

遗传漂变驱动的数量性状进化341

数量性状的选择342

对定向选择的响应342

对人工选择的响应343

自然种群的方向性选择344

稳定化选择和分裂选择346

数量性状的关联性演化347

关联性选择347

遗传相关348

遗传相关如何影响演化349

遗传学可以预测长期进化吗？350

反应规范352

渠限化352

表型可塑性353

变异性的进化354

适应与制约358

遗传制约与适应358

适应可以拯救物种的灭绝吗？359

14 生活史进化365

个体选择和种群选择367

最优表型建模367

作为适合度组分的生活史性状370

生殖力，单次生殖和多次生殖370

年龄结构和生殖成效371

权衡373

生活史性状的演化375

寿命和衰老375

生殖年龄时间表375

后代的数量和大小377

生活史和交配策略379

增长率的演化380

15 性与繁殖成效385

突变率的进化385

有性生殖与无性生殖386

性的悖论387

重组和性的利与弊387

性与重组优势的假说389

性别比与性分配392

近交与远交395

性选择的概念396

雄性间和精子间的竞争397

通过配偶选择达到性选择399

配偶选择的直接利益399

没有直接利益的配偶选择400

性选择主题的变化405

16 冲突与合作411

冲突建模411

社会交往互动与合作413

没有亲缘关系的个体间的合作414

通过共享基因的利他行为进化417

合作和冲突的舞台：家庭420

交配制度和亲代照料420

杀婴、堕胎、同胞竞争和残杀同胞423

亲子冲突424

真社会性424

亲缘选择还是类群选择？426

遗传冲突427

细胞质遗传427

减数分裂驱动429

分离后致畸者429

转座因子430

亲本基因组间的冲突431

寄生物、共生生物、个体、组织水平431

人类行为与人类社会433

人类行为的进化研究434

文化进化以及基因-文化共进化437

17 物种443

什么是物种？443

系统发生种概念445

生物学种概念445

生物学种概念的范畴及其应用446

基因流障碍448

交配前障碍449

交配后、合子前障碍450

合子后障碍451

多重隔离障碍452

如何鉴别物种452

种间差异453

生殖隔离的遗传基础454

染色体差异和合子后隔离454

影响生殖隔离的基因456

生殖隔离遗传学研究的意义458

遗传分化和交换459

祖先变异和溯祖459

基因流和杂交461

杂交带的命运463

18 物种形成465

物种形成的模式465

异域物种形成467

异域物种形成的证据467

隔离分化式异域物种形成的机制470

生态选择与物种形成471

性选择和物种形成473

生殖隔离的强化475

边域物种形成477

异域物种形成之外的其他模式：基因流相伴的物种形成479

基因流相伴的物种形成的基因组研究481

邻域物种形成482

同域物种形成483

多倍体和重组物种形成486

多倍体486

重组物种形成488

物种形成有多快？489

物种形成的结果490

19 物种间相互作用的进化495

种间互作495

协同进化496

物种关系的系统发生特性497

天敌与猎物的协同进化499

天敌-猎物协同进化模型500

捕食者-被捕食者的进化实例501

警戒态和拟态503

植物和植食动物504

寄生生物与宿主的相互作用及感染性疾病506

互利共生510

竞争性互作的进化512

进化与群落结构515

20 基因和基因组的进化519

基因组的参与者和进化过程520

基因组进化的非适应性过程522

蛋白质进化的速率和模式523

密码子偏好524

基因的可缺失性和促进翻译稳健度的自然选择525

蛋白质相互作用和进化速率525

发育生物学和蛋白质进化速率526

基因组多样性及其进化527

基因组结构的多样性527

病毒和微生物基因组：最小的基因组528

重复序列和转座因子529

全基因组的自然选择531

自然选择的证据：分子趋同532

人类谱系中的分子进化534

新基因的起源534

水平基因转移535

外显子重排、蛋白质结构域的进化和嵌合现象536

基因重复537

重复基因的命运538

Ohno困境、分子混交以及近期重复基因的选择命运538

多基因家族和关键创新性状的起源540

基因组与染色体重复542

21 进化和发育547

Hox基因和现代进化发育生物学的出现547

Hox基因表达和功能的进化552

同源性的新概念555

形态性状演化背后的发育演化证据555

进化上保守的发育通路558

基因调控：发育进化的奠基石560

蛋白质编码序列和表型的进化564

基因调控进化的分子遗传基础564

形态性状演化的模块化566

宏进化和新性状的进化567

形态性状的演化570

异时性的发育遗传学572

异速生长的进化574

发育约束和形态进化575

特征丢失、逆转及多洛定律577

生态发育生物学578

人类发育的进化580

22 宏进化：物种水平之上的进化585

进化的速率585

渐变论和突变论588

系统发生的保守性和变化590

创新性状的演化593

对初始新特征的解释593

复杂性状594

趋势、可预测性和进步599

趋势的种类和原因599

趋势演化的实例600

生命历程中是否存在大的演化趋势？602

进化的可预测性和偶然性604

关于进步的问题606

23 演化科学、神创论和社会609

神创论者和其他怀疑论者609

科学、信仰与教育611

科学的本质611

演化是理论，也是事实613

演化的证据614

化石记录614

系统发生和比较研究615

基因和基因组615

生物地理学616

设计论论点的缺陷616

已观察到的演化及其机制618

对神创论者论点的反驳619

关于演化的争论622

我们为什么应该教授生物演化？623

医药与卫生623

农业和自然资源627

环境与保护628

人类行为628

理解自然与人性630

术语汇编635

图片版权说明653