這篇文章是作者專門用于反對造物主理論和智能設計論的。第一頁第二頁，共40頁。拉馬克主義“blindasamole”“giraffe‘slongneck”“birdshavenoteeth?”JeanBaptisteLamarck(1744-1829)用進廢退論：拉馬克（1744-1829）認為，生物經常使用的器官會逐漸發達，不使用的器官會逐漸退化。拉馬克認為用進廢退這種后天獲得的性狀是可以遺傳的，因此生物可把后天鍛練的成果遺傳給下一代。如長頸鹿的祖先原本是短頸的，但是為了要吃到高樹上的葉子經常伸長脖子和前腿，通過遺傳而演化為現在的長頸鹿。又例如上一代是為舉重選手，則子代應遺傳得自父母之強健肌肉。第二頁第三頁，共40頁。拉馬克主義推翻拉馬克主義：德國的魏斯曼把老鼠尾巴都切斷后，再讓其互相交配來產生子代，而生出來的結果也依舊都是有尾巴的。再將這些沒有尾巴的子代互相交配產生下一代，而下一代的老鼠也仍然是有尾巴的。他一直這樣重復進行至第二十一代，其子代仍然是有尾巴的。支持拉馬克主義：水生的雄蟾蜍都有一個黑色指墊，陸生的沒有。奧地利的卡姆梅勒強迫陸生的產婆蟾在水中生活，繁殖了幾代之后絕種了，但是在絕種之前，雄蟾蜍據稱長出了黑色指墊，而且一代比一代更明顯。他為了拉到資助，周游列國到處演講。1923年，他帶著產婆蟾標本去英國演講，引起了遺傳學家貝特森的懷疑。1926年，美國自然歷史博物館和維也納大學檢查他的產婆蟾標本，發現所謂“黑色指墊”乃是用黑墨水涂上去的。一個多月后卡姆梅勒開槍自殺，留下一封遺書，聲稱他是無辜的，是另外有人在他不知道的情況下造假。第三頁第四頁，共40頁。達爾文與《進化論》第四頁第五頁，共40頁。達爾文主義優勝劣汰，適者生存理論：

生物都有繁殖過剩的傾向，而生存空間和食物是有限的，所以生物必須“為生存而斗爭”。在同一種群中的個體存在著一定程度的變異，那些具有能適應環境的有利變異的個體將存活下來，并繁殖后代，并把有利變異遺傳給后代，不具有有利變異的個體就被淘汰。如果自然條件的變化是有方向的，則在歷史過程中，經過長期的自然選擇，微小的變異就得到積累而成為顯著的變異。由此可能導致亞種和新種的形成。以長頸鹿為例：一群長頸鹿，脖子長長短短的都有，但自然環境中較低處的樹葉都吃完了，只有那些脖子長的能夠到更高處葉子的鹿才能吃飽并繁衍后代，而那些脖子不夠長的餓死了，也就沒有了后代。第五頁第六頁，共40頁。達爾文與牛頓誰更牛？第六頁第七頁，共40頁。如何研究進化史1.Themostauthenticevidencesarefossils!Butfossilsarescattered,notcomplete,notsystematic.2.Comparativemorphologyandcomparativeanatomy:todeterminegeneralframeworkofevolution;manydetailsarecontroversial.1.Themostauthenticevidencesarefossils!Butfossilsarescattered,notcomplete,notsystematic.2.Comparativemorphologyandcomparativeanatomy:todeterminegeneralframeworkofevolution;manydetailsarecontroversial.第七頁第八頁，共40頁。如何研究進化史3.Computationalmolecularevolution:phylogenetictree.LinusPaulingadvancedthetheoryofmolecularevolutionin1964.Toinvestigatephylogeneticrelationshipbetweenspecies,basedonsomecertainmolecularcharacteristicsacrossthesespecies.Evolutionprocesshappenedonthelevelofmolecules:DNA,RNAandprotein.Basicassumptions:1)Nucleicacidsequencesandproteinsequencescontainallinformationofevolutionaryhistoryofspecies;2)Molecularclock:therateofevolutionarychange(thenumberofaminoaciddifferences)ofacertainproteinwasapproximatelyconstantovertimeandoverdifferentlineages.=>Themoresimilartwohomologousproteinsare,theclosertheyaretotheircommonancestor.第八頁第九頁，共40頁。三種不同的Homologs

Orthologs:They’reseparatedbyspeciation—isthephenomenonduringwhichacommonancestorgivesbirthtotwosubgroupsthatslowlydriftawayfromtheircommongeneticmakeuptobecomedistinctspecies.Orthologsusuallyhavesimilarfunctionsandstructure.Paralogs:Paralogsarehomologuesseparatedbyaduplicationevent,meaningthatwithinagenome,agenewasduplicated.Oneoftheduplicatesmayhavekepttheoriginalfunctionwhiletheotherduplicatecouldhaveacquiredanewfunction.Xenologs:XenoisaGreekwordthatmeans“foreigner.”Xenologsresultfromalateraltransferbetweentwoorganisms—adirectDNAtransferbetweentwospecies.Thismeansthatoneofthespeciescontainsagenethatdoesnothavethesamehistoryasthegenomeinwhichitisinserted.Thisisoftenseenbetweenpathogeneticbacteriaandhumans.第九頁第十頁，共40頁。三種不同的Homologs第十頁第十一頁，共40頁。基因平移與網狀樹越來越多的細菌和動植物的基因測試顯示，基因并不是簡單遺傳給生命樹上的個別枝條，它們還在物種之間以不同的進化路徑轉換，其結果是一個雜亂無章的“生命網”。水平基因轉移是指在不同生物個體間或單個細胞內部細胞器之間，遺傳物質的交流。早在1993年，就有生物學家提出細菌的基因排序不是樹狀，而是網狀。1999年，美國《科學》雜志發表言論說：“生命進化樹并不是真實存在于自然界中的，而是人類用來規劃自然界的一個理論。”但是，有研究者運用更多的研究捍衛達爾文的觀點，認為所謂網狀的進化論是理想化、不切實際的想法。“樹狀”和“網狀”的辯論在2006年正式拉開帷幕，位于德國海德堡的歐洲分子生物實驗室（EMBL）派出由皮爾·博克領導的工作組，研究了來自細菌、古細菌以及真核細胞的191個基因組，他們發現，其中31組基因，沒有任何跡象表明曾經被水平轉移過，和尚未完善的“樹”相近。第十一頁第十二頁，共40頁。基因平移與網狀樹但是，來自德國杜塞爾多夫大學的達岡和馬汀教授認為，31組的結果不能夠證明什么，這個數字太小。2008年，達岡和他的團隊研究了181個基因組，發現80％的基因組存在水平基因轉移，即網狀樹。有學者相信，雜交是物種進化的有力驅動。來自倫敦大學的生物進化學家詹姆斯·馬里特說：“雜交是非常普遍的現象，有1／10的動物都是雜交的。”2008年，美國得克薩斯大學的科學家在包括家鼠、野鼠和非洲爪蛙在內的8種動物的基因組合中發現了一種奇特的DNA。這是雞、大象和人類所沒有的DNA，這說明它是一些動物通過異種交配形成的基因組。幾年前，科學家也曾在牛體內發現蛇的DNA，魚類、昆蟲和植物中也都曾發現水平基因轉移現象。這些新發現意味著，用達爾文的進化枝條來連接物種過于簡單了。第十二頁第十三頁，共40頁。基因平移與網狀樹第十三頁第十四頁，共40頁。系統發生樹系統發生樹有什么用？

對于一個未知的蛋白質或基因序列，確定其親緣關系最近的物種。例如：你得到了一個新發現的細菌的核糖體RNA，你可以把它與所有已知的核糖體RNA一起構建一棵系統發生樹。這樣就可以從樹上推測這個新細菌跟誰關系最近。

預測一個新發現的蛋白質或基因的功能。如果在樹上與新蛋白質/基因關系十分密切的蛋白質/基因的功能已知，那么這個已知的功能可以被延伸到這個新蛋白質/基因上。

有助與預測一個分子功能的走勢。追溯一個基因的起源。一個基因組中的絕大多數基因都隨著時間一起演變，但有時某個單獨的基因會從一個物種“跳”到另一個物種里，稱為基因平移。系統發生樹可以很好的展示這種情況。第十四頁第十五頁，共40頁。leaf/outernodebranch/lineageinnernoderootLettersrepresentdifferentspeciesoracertainprotein/DNAfromdifferentspecies.系統發生樹第十五頁第十六頁，共40頁。系統發生樹第十六頁第十七頁，共40頁。系統發生樹第十七頁第十八頁，共40頁。通過外類群來確定樹根根bacteriaoutgroupeukaryoteeukaryoteeukaryoteeukaryotearchaeaarchaeaarchaea有根樹外類群通過外類群來確定樹根有根樹通過外類群來確定樹根通過外類群（outgroup）來確定樹根eukaryoteeukaryoteeukaryoteeukaryotearchaeaarchaeaarchaea無根樹有根樹與無根樹第十八頁第十九頁，共40頁。通過外類群來確定樹根有根樹通過外類群來確定樹根有根樹通過外類群來確定樹根有根樹與無根樹有根樹反映了樹上物種或者基因進化的時間順序,通過分析有根樹的樹枝的長度，可以了解不同的物種或者基因以什么方式和速率進化。無根樹只反映分類單元之間的距離,而不涉及誰是誰的祖先問題。做有根樹需要指定outgroup。所謂outgroup，就是你所分析的東西之外的一個group。比如你分析人類的不同人種，就選個chimpanzee，你要分析哺乳動物，就選個鱷魚烏龜之類，總之保證它在你要分析的group之外，但又不太遠就行了。將你選定的東西指定為outgroup，做出來的樹就是有根樹。outgroup可以不只一個物種，它是一個group。第十九頁第二十頁，共40頁。

MaximumParsimony(MP):Closelyrelatedsequences,accurate,sequencenumber<12.Distance(NeighborJoining,NJ):Distantly/closelyrelatedsequences,notveryaccurate.MaximumLikelihood(ML):Distantlyrelatedsequences,veryaccurate.Bayesiantree.Speed:Distance>MaximumParsimony>MaximumLikelihood/Bayesian建樹算法的選擇第二十頁第二十一頁，共40頁。建樹算法的選擇第二十一頁第二十二頁，共40頁。建樹軟件的選擇構建NJ樹，可以用PHYLIP或者MEGA構建MP樹，可以使用PHYLIP或者MEGA（MP方法基本淘汰了,很少有人用了）構建ML樹可以使用PHYML或者MEGA，速度快，此外還可以用PHYLIP或者BioEdit貝葉斯的算法以MrBayes為代表，不過速度比較慢純生物信息學文章要用兩種方法鎖定同一個結果，以實驗為主的文章用一種方法便可，一般情況下用ML便可。關于系統發育分析的更多知識請參閱：第二十二頁第二十三頁，共40頁。軟件說明PHYLIP免費的、集成的進化分析工具MEGA圖形化、集成的進化分析工具

PAUP商業軟件，集成的進化分析工具。收費

PHYML最快的ML建樹工具MrBayes基于貝葉斯方法的建樹工具建樹軟件的選擇第二十三頁第二十四頁，共40頁。DNAorPROTEINIfDNAsequences>70%identical:DNAmultiplesequencealignment.IfDNAsequences?70%identical:translatethemintoproteinsandbuildtheproteinmultiplesequencealignment.Ifyoursequencesaretoosimilarattheproteinlevel,youcanthreadtheDNAsequencesbackontotheproteinalignmentusingpal2nal:Inpractice,unlessyoursequencesarealmostidentical,itiseasiertokeepworkingattheproteinlevel.第二十四頁第二十五頁，共40頁。用MEGA5建NJ樹下載：第二十五頁第二十六頁，共40頁。將多條FASTA序列導入MEGA第二十六頁第二十七頁，共40頁。第二十七頁第二十八頁，共40頁。得到序列比對后，將其存為“.meg”格式。MEGA只能打開meg格式的多序列比對文件。第二十八頁第二十九頁，共40頁。返回MEGA主頁面，“File->Open…”打開保存的meg文件，點擊“TA”即可。第二十九頁第三十頁，共40頁。點擊C可以看到保守位點，點擊V則是可變位點（包括Pi和S）。第三十頁第三十一頁，共40頁。點擊“選擇和編輯數據”圖標，可對所選擇的序列進行編輯，完成后點擊close即可。單擊可選擇要分析的序列，雙擊可以編輯序列名稱