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1. 课程信息

课程代码 YT301091
课题名称（中文） 进化论的危机与挑战
课题名称（英文） Crisis and Challenge of Evolution
开课学院 苏州医学院
课程照片
课程简介 我们从哪里来？为什么是今天这副模样？ 人人都自以为懂的进化论究竟是怎么回事？早在18世纪，神学家培里便以“钟表匠”隐喻生物的演变——就像手表这样精密复杂的东西绝不可能无中生有、突然出现一样，对于复杂程度远超手表的生物而言，势必更是经由巧手特意创造而来。生物学研究复杂的事物，那些事物让人觉得是为了某个目的设计出来的。然而，物种的演化并没有特殊目的，生命自然选择的秘密源自累积，如果把大自然比喻成钟表匠的话，它只能是一位“盲眼”钟表匠。
所有解释演化事实的理论都叫演化论，可是目前只有达尔文的天择说在理论上、实证上最站得住脚。然而目前社会中出现了一些反对进化论的思潮，怀疑进化的真实性，努力搜寻达尔文学说的漏洞，甚至在生物学界中也存在不少的异议分子。然而我们必须指出，有关进化论的争论主要是进化论内部的学术争论，争论的双方都认为生物是进化来的，但是对生物是怎么进化来的，它的细节、机理等等，有不同的看法。现代的突变论与传统的渐变论之争，是进化新理论与旧理论之争，而不是非进化论与进化论之争。当面对社会上有些人欢呼“进化论已被最新科学发现所推翻”之前，当代大学生应该了解这些常识。同时，进化论（演化论）有很多种不同学说，达尔文的进化论仅是其中一种。传统的达尔文演化论亦存在一些漏洞和不足，后人提出了很多新学说来对达尔文的演化论进行修正。存在种种争论是很正常的，说明进化论还是一门很有生命力的学科，还在发展之中。
生物进化是生命科学之基础，是一门历史悠久、内容丰富、蓬勃发展的学科。该课程讲述了物种的演化和生命的起源，力图真实地反映生命在自然界产生、发展的规律。课程内容涵盖了进化生物学的基本思想、原理、方法，以综合的历史观广泛地讨论各类问题，兼容并包各种学术观点。通过学习不仅能了解相关领域的基本内容和前沿进展，获得现代进化论的一般知识，并帮助学生认清“生命是智能设计”之类的“反进化论”的伪科学性和不合理之处，对青年学生科学世界观的形成也将产生积极影响。
学分 2
学时 36
教师介绍 张洪涛，男，45岁。www.优德88.cpm 基础医学与生物科学学院遗传学系系主任，教授（三级岗）、博士生导师；教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者。负责人10年来一直围绕基于TGF-β/SMAD通路的非小细胞肺癌的遗传学与表观遗传学的致病机制研究开展工作，取得了多项原创性研究成果。主持完成4项国家自然科学基金（面上）项目、2项教育部人才项目（新世纪优秀人才、留学回国人才启动）、2项江苏省自然科学基金（重点、面上）项目和1项苏州市重点实验室建设项目。在研主持 1 项国家自然科学基金（面上）项目。近年来以通讯作者身份在J Clin Oncol (IF: 18.0)、Cancer Res (IF: 9.3)、Oncogene (IF: 8.6)、FASEB J (IF: 5.5)、J Thorac Oncol (IF: 5.8) 等国际著名期刊上发表28篇SCI论文，影响因子累计100余分。2014年、2008年分获江苏省科技进步二、三等奖各1项（排名第1）。现任中国抗癌协会肺癌专业委员会委员；中国医学细胞生物学会常务委员；江苏省遗传学会理事；Oncology Letters和Thoracic Cancer编委；《中国肺癌杂志》常务编委。JAMA、Cancer Res、FEBS Lett、Lung Cancer、J Exp Clin Cancer Res等国际期刊的审稿人。
教师照片
教师邮箱 htzhang@suda.edu.cn
开课学期 秋季　春季
每班授课人数 30
秋季学期 预设开课校区及班级数
天赐庄校区：0个班
独墅湖校区：1个班
阳澄湖校区：0个班
春季学期 预设开课校区及班级数
天赐庄校区：0个班
独墅湖校区：1个班
阳澄湖校区：0个班
选课学生要求 不限




2. 课程主讲人信息


姓名 孙毅
性别 男
职称 副教授
工作部门 基础医学与生物科学学院
办公电话 18662215896
邮件 syixz524@suda.edu.cn
照片孙毅，男，42岁，副教授。1999年本科毕业于南京师范大学，2005年硕士研究生毕业于辽宁师范大学，2008年博士研究生毕业于厦门大学。2009年至2011年在华东师范大学生命科学学院从事博士后研究，2012年1月起在www.优德88.cpm 医学部基础医学与生物科学学院任职。兼职中国中西医结合学会时间生物学委员会青年委员，担任《遗传》等学术期刊审稿人。
孙毅副教授曾于2005年获辽宁省优秀硕士学位论文、辽宁省优秀毕业生、辽宁省自然科学学术成果二等奖，2009年获厦门市科技进步三等奖（并列）,2012年获“苏州市高等院校、科研院所紧缺高层次人才引进”项目资助。主要研究领域为分子遗传及功能基因比较基因组学研究。主要研究方向包括：（1）脊椎动物的功能基因演化及分子机制研究；（2）膀胱癌新基因的分子机制研究。已发表SCI/核心期刊论文20篇。主持国家及江苏省科研项目两项。主持承担www.优德88.cpm “苏大课程3I工程”项目建设2项。




3. 研讨课设计

课程设计
Topic1进化论已被最新科学发现所推翻了吗？

进化论被许多学者誉为人类有史以来最重大的科学发现之一，但目前社会上出现了一些“进化论已被最新科学发现所推翻”的思潮。必须向学生指出，有关进化论的争论主要是进化论内部的学术争论，争论的双方都认为生物是进化来的，但是对生物是怎么进化来的，它的细节、机理等等，有不同的看法。现代的突变论与传统的渐变论之争，是进化新理论与旧理论之争，而不是非进化论与进化论之争这一常识。存在这样的争论是很正常的，说明进化论还是一门很有生命力的学科，还在发展之中。
生物是演变的，小到物种内基因频率的改变，大到物种的改变，这是生物进化的最根本含义。除此之外，给进化的定义加上种种的修饰，不仅多余，而且可能是错误的。比如，生物的演变是逐渐的吗？在有些时期，对有些物种是这样的；而在另一些时期，对另一些物种，这种演变则可能是突发、跳跃的。现代进化论越来越倾向于认为，生物的进化在总体上是由一系列不断被打断的平衡状态组成的：生物物种经过很长时间的缓慢变化或基本不变后，在较短的时间内发生了剧烈的变化。生物的进化过程不是一个缓慢上升的斜坡，而是一连串或高或低的台阶。生物的进化归根结蒂是基因突变引起的，而一个基因的微小突变就有可能引起表型的重大改变。

课堂上提出如下问题与学生展开讨论和思考，帮助学生认清“反进化论”的伪科学性和不合理之处，引导学生进一步深入理解进化论。
1、2010年，钱锟博士发表了文章《生物学历史上最大的骗局》，对生物进化的重要证据——海克尔的胚胎重演律进行攻击，认为“不同脊椎动物早期胚胎极其相似”是动物学家海克尔伪造的假图。如何看待这个观点？
（应引导学生理解，胚胎发育并非像海克尔所设想的那样严格重演进化过程，但是胚胎在发育过程中重演祖先的某些特征却是不争的事实，也是生物进化的富有说服力的直观证据。）

2、传统进化论是以基因为核心构建其理论体系，而表观遗传学的诞生与发展进一步向人们揭示了后天的环境对基因表达、蛋白质合成乃至物种外在性状的改变的可能性，属于不符合孟德尔遗传规律的遗传现象，被某些人称为所谓的”拉马克的复仇”。如何看待表观遗传与传统进化论之间的矛盾？
（应引导学生理解：一，表观修饰受环境影响很大。虽然可以跨代遗传，但是不难想象只要环境稍有变化，表观修饰也会相应的有所改变，所以跟基因相比，表观修饰的跨代遗传并不稳定，因此表观修饰很可能只是另一个性状可塑性的来源。二，最新研究还发现在性细胞的发育过程中广泛存在着清除和重写各种表观修饰的机制，看上去很多生物都已经进化出了一套用于防止把母体的表观修饰遗传给后代的防范体系。三，跟基因突变相比，表观修饰几乎不可能创造出全新的蛋白质。而蛋白质是直接造就了多姿多彩的生命世界的重要分子，无法为蛋白质进化做出多少贡献是表观修饰的一个致命伤。因此，表观修饰是会受环境影响，并且有可能遗传给后代的获得性遗传，但与拉马克学说的“用进废退”完全不是一回事。表观修饰的跨代遗传只不过是又让人们知道了一种新的获得性遗传机制。）
Topic2传统达尔文进化论面临的质疑与发展

进化论（演化论）有很多种不同学说，达尔文的进化论仅是其中一种。传统的达尔文演化论亦存在一些漏洞和不足，后人提出了很多新学说来对达尔文的演化论进行修正。对于传统的达尔文的版本，一个较明显的缺陷是：突变并不是唯一产生新基因和新物种的过程，比较重要的还有“杂交” 和 “基因横向转移”。“自然选择”也相对比较复杂，比如“性别选择”及“协同进化”。事实上，“环境”是可变的，生物本身就构成了环境的一部分。随着生物的进化，环境本身也在进化。从局域生态，到全球大气成分，以及地质构造，生物都参与了其中。
目前反对者对演化论的质疑主要集中在以下几个方面：
1、“演化论仅是个猜想，没有被证明。”
演化论是对生物多样性的解释，有大量的事实依据来支撑，是科学的理论。
2、“演化论不是事实，从未被直接观察到。”
间接观察也是观察。例如引力从未被观察到，但是物体下落的现象，使得引力的存在成为事实。
3、“演化规模太大，无法观察。”
小规模演化已经在实验室观察到，大规模演化已经在自然界观察到。
4、“演化论认为演化是渐进的，但是很多器官的产生是突变。”
在分子生物学时代，可以把演化论理解为基因变异，环境选择。基因本身微小变异，和表达出来的性状出现较大差异，两者并不矛盾。
5、“演化论说变异是随机的，但是实验说演化是有方向的。”
基因变异是随机的，环境选择是有标准的，两者不矛盾。适应环境就是演化的方向，不适应环境的变异完全可以发生，但是会被淘汰。

课堂上提出当前反对进化论的人质疑传统达尔文进化论的几个常见证据，与学生展开讨论和思考，引导学生在深入理解传统进化论的基础上对其进一步改进发展。
1、寒武纪生命大爆发
寒武纪开始于5.7亿年前，结束于5.1亿年前，是地质年代古生代的第一个纪。寒武纪之前的地层的动物化石较少，而在寒武纪的地层中发现了种类繁多的动物化石，地球所有的生物门类都是在寒武纪短暂的几百万年中产生的。传统的达尔文进化论认为生物的进化是渐变的，无法解释生物大爆发这一现象。
（引导学生理解：一、达尔文提出的进化论主要包括四个子学说，渐变论是其中之一。渐变论认为，生物进化的步调是渐变式的，是一个在自然选择作用下累积微小的优势变异的逐渐改进的过程，而不是跃变式的。这是达尔文进化论中较有争议的部分。在遗传学诞生之后的一段时间内，早期遗传学家们由于强调遗传性状的不连续性，普遍接受跃变论。在20世纪40年代，“现代综合”学说将遗传学和自然选择学说成功地结合起来，渐变论逐渐占了优势。但是近二、三十年来，古生物学和进化发育生物学的研究表明，生物进化过程很可能是渐变和跃变两种模式都存在的，跃变论又有抬头的趋势。不过，进化论所说的跃变，除了某些非常特殊的情形（例如植物经杂交出现新种），并非是指在一代或数代之间发生的进化，而可能经历了数千年、数万年乃至数百万年，只不过以地质年代来衡量显得很短暂而已。二、寒武纪大爆发挑战的是渐变论，但是并不能否证渐变论。它即使成立，也不过表明进化有时候是能够以跃变的方式进行的，并不能否认进化在其他时候是以渐变的方式进行的。寒武纪大爆发更不会挑战进化论。目前学界对生物大爆发的解释，被较为广泛接受的是Hox基因调控理论。）

2、生命基本构成的不可简化性
即使最基本的简单的生物细胞其复杂性都是超乎想象的，缺少任何一个构成都无法完成最基本的运作。传统进化论较难解释为何简单的随机“进化”能一次构成如此复杂的生物结构。常见的一个例子是人的眼睛。人的眼睛由许多部分组成，缺了视网膜或晶状体等都不行，而且各个部分的位置都必须很精确，不同时满足这些条件，眼睛就没什么用处，这么复杂巧妙的器官怎么可能是进化来的呢？
（引导学生理解：并非如反进化论者所说的，不完善的眼睛就无法在进化中发挥功能。轻度近视要好过高度近视，高度近视要好过失明，还能感受亮暗的失明要好过没有眼睛，并不是只有完善的眼睛才有助于生存。同时并非所有的动物都长着像人眼一样复杂的眼睛，而是存在着从非常不完善和简单的到完善和复杂的许许多多的不同类型，都是其拥有者的生存所不可或缺的：如果它们的生存不需要眼睛的话，就会完全退化掉，就像生活在黑暗的洞穴的盲鱼那样。最简单的眼睛功能只能感受光明和黑暗，听上去好像没什么用，但是许多动物（例如扇贝）可以用它来区别白天和黑夜，甚至可用于躲避敌人。有的简单的眼睛不会动，只能盯着一个方向看，这也很有用处，比如海底动物可以靠它判断哪里是海面。总之，复杂程度不同的眼睛适应不同的生活方式，只有复杂的生活方式才需要复杂的眼睛。）

3、失落的“过渡类型”
根据进化论，现有的物种都是从过去的物种逐渐进化来的，那么在进化过程中，就会出现许多介于旧物种和新物种之间的过渡型物种。然而目前人们很少发现种与种之间，或类与类之间的过渡型化石，缺乏两个物种之间的过渡物种存在的直接证据。
（引导学生理解：生物体能够形成化石是很偶然的，因此过渡型不一定能形成化石，形成了也不一定能被人们发现。因此毫不奇怪，时至今天仍然有许多过渡型化石没能找到，而且可能永远无法找到。但是这并不等于我们没有任何过渡型化石；恰恰相反，我们已找到了许许多多过渡型化石。最著名的过渡型化石是我们在生物课本上学到过的始祖鸟化石。在类与类之间的过渡型化石中，除了始祖鸟，著名的还有从鱼类到两栖类的过渡型（总鳍鱼，鱼石螈，棘石螈）、两栖类到爬行类的过渡型（蜥螈）、十几种从爬行类到哺乳类的过渡型（似哺乳动物爬行类）、陆地哺乳类到原始鲸类的过渡型（巴基斯坦古鲸）。在种与种的过渡型中，最著名的有从始祖马到现代马的一系列非常完美的过渡型，和从古猿到人的过渡型。）
Topic3生物进化的动力、方向和终点

尽管生物进化这门科学早就被定位于严谨的自然科学，但生物进化研究的推理、假说色彩仍然非常浓烈，与结构生物学、生物化学等这类自然科学相比，生物进化研究还不能100％算作严格意义上的实验科学。目前，已建立了以自然选择为代表的多种进化论，但这些理论对生物进化动力或未涉及或其阐述存在某种逻辑问题。事实上，进化规律背后的动力学机制还未成为绝对意义上的“事实”。关于生物进化的根本驱动力量，主流观点是达尔文的自然选择（还有木村资生的中性突变——随机漂变假说）。
通常人们对“进化”的定义是：“生物逐渐演变，由低级到高级、由简单到复杂、种类由少到多的发展过程。”然而这样的定义并不准确。生物是演变的，小到物种内基因频率的改变，大到物种的改变，这是生物进化的最根本含义。除此之外，给进化的定义加上种种的修饰，不仅多余，而且可能是错误的。比如，生物的演变是逐渐的吗？进化是由低级到高级的发展过程吗？进化是一个由简单到复杂的发展过程吗？进化是种类由少到多的过程吗？人们往往把进化树画成存在着一个从单细胞生物进化到人类的主干，把人类作为进化的最终产物置于进化树的最顶端。那么，进化究竟有没有没方向和终点？

课堂上提出以下两个问题与学生展开讨论和思考：
1、自然选择是否是生物进化的唯一动力？
（应引导学生理解，自然选择是进化的主要机制，已被无数观察和实验所证实的。但是现在学术界一般认为，自然选择的使用范围并不象达尔文设想的那么广泛。自然选择是适应性进化（即生物体对环境的适应）的机制，对于非适应性的进化，有基因漂移等其他机制。也就是说，不能用自然选择来解释所有的进化现象。）

2、通常人们所理解的进化是：生命从单细胞生物，经过漫长的岁月，以一系列生物变化的方式，经由一个个进化的阶梯，最终达到生命的最高状态人类。那么进化有没有方向和终点？
（应引导学生理解：一，进化没有方向。身处不断变化的自然环境，只要能够生存，物种向哪个方向变都是可以的。只要是适应，退化也是进化。所以，蛔虫与猎豹都是完美的。因此进化并不必然导致更高等的结构和组织的出现，生物只不过是在努力适应它们所生活的环境。二，进化没有终点。就一个物种来说，能够繁衍生息子孙绵长就是成功，可这成功却只是大自然筛选的结果。在环境发生巨变的时候，曾经最为适应的物种最容易成为不适应的物种而灭绝，新的适应物种则将填补这个空白，恐龙和哺乳类地位的交替就是一例。因此进化不是为着进步而发生的，而是变化着的环境在生命世界的反映而已，没有终点。）
Topic4“适者生存”还是“幸者生存”？

纵观地球上的生命史就会发现，地球上现存的物种虽然数以百万计，但是曾经在地球上生活过的物种却几乎都灭绝了。现在还活着的种，大约只占地球上曾经有过的各种生物的百分之一。因此任何一种生物演化理论，不仅要解释物种的新生，而且必须解释物种的灭亡。对达尔文来说，生物灭绝的机制与生命产生的机制毫无二致。每种生物个体都在某些方面有别于其他生物，而其独一无二的特征是可以遗传的，自然界进行着独具创意的选择，只有那些机能的特征最能适应其生活方式的种属，才能幸存下来并不断繁衍，将优秀的品质传给后代。反之，不适应者只有灭亡一途。“物竞天择，适者生存”正是达尔文进化论自然选择的核心内容。
1986年，知名地质科学家许靖华博士在《大灭绝》一书中提出地球演进史的“灾变说”，反驳达尔文进化论的“天择说”，即从生物灭绝现象出发来对其提出反证。许靖华对达尔文质疑的根据主要是恐龙和其它古生物的突然灭绝。按照达尔文的学说，这些横行在六千五百万年以前的怪兽之所以灭绝，是因为它们失去了生存竞争的能力。许靖华在书中所描写的正是有关恐龙灭绝的探根究源。在地质历史中的白垩纪末期，即距今6500万年前地球曾受到陨星(慧星或小行星)的撞击。正是这次撞击，导致地球上生物种属大规模的灭绝，其中最主要的是恐龙。制造这种灭顶之灾的“杀手”是来自宇宙中的“天外来客”。许靖华指出了达尔文的“适者生存”失去了意义，因为大多数物种的灭绝是由灾变引起的，那么决定生物生死存亡的将是机遇而不是优越性。正是这种大自然的灾变促成了生物演化的巨变。生物演化的动力可能是自然选择，但是选择者并非竞争对手。达尔文提出的生物演化的规律从根本上发生了动摇。许靖华认为“生存竞争”的观点是错误的，生物间互助共存才是规律。

课堂上就此及相关问题与学生展开讨论和思考。

（建议引导学生理解： 一，不能把生存竞争简单地等同于种间竞争，并误以为共生演化现象就可以否证生存竞争。事实上，生存竞争和共生演化现象并不矛盾。生存竞争是生物过剩的繁殖力和资源的有限性这一对矛盾的必然结果，但是，不同的物种之间并不一定就都存在竞争，而取决于它们在生态系统中的位置。 二，在灾变引起了物种的大灭绝中，事实上在灾变发生后，何种物种能够生存，仍然是要由自然选择来挑选的。 三，值得指出的是，地理环境的改变并不是导致物种灭绝的唯一原因，不同物种之间的竞争是物种灭绝的另一个因素。对此生物学家已有一定的研究，提出了各种灭绝模型（比如“红后”模型）。特别是在现在，人类这个物种正成为物种灭绝的最大因素。）
Topic5生命如何起源？

生命从何而来？又驶向何方？这既是哲学也是科学的终极困惑。生命如何起源是自然科学尚未破解的最重要难题之一。进化在我们身边还留有可以辨识的印迹，因此，我们还能不断地获取感性经验；但对生命起源来说就没那么幸运了，因为已经事过景迁，远古的祖先很可能早已销声匿迹或改头换面了。
进化论不是用来解释生命起源的，而是用于解释生命演化过程的。我们并不确定生命怎么来的。研究者只是希望能找到一条平滑的路径，能一步步把化学反应“进化成”生物反应。如果这条路径的每一步都能在实验室复现，那我们就可以猜测当年生命也是这样产生的。
生命的两个基本特征就是能够繁殖和新陈代谢。现在的细胞遗传靠DNA，代谢靠蛋白质，这两者互相依存。在现存的生化系统中，没有蛋白质的参与，DNA/RNA的复制便无法完成，而没有DNA/RNA携带的遗传信息以及组装平台，蛋白质也无从生产。这种互为因果的生命体系到底是如何演化而来的呢，两者不可能同时自发产生，存在悖论。一些人坚持蛋白质在先，另一些则认为核酸在先，还有一些认为不分先后。蛋白质和核酸的这种关系也可归结为是先有复制（基因）还是先有代谢的问题。
关于第一个细胞是如何起源的问题就更麻烦了，哪怕是今天存在的最简单的细胞，其复杂与精细程度都令人难以想象。生物大分子（DNA-RNA-蛋白质）和细胞是有先后之分还是同步进化的呢？为何数百万种生物仅使用一套遗传密码呢？细胞分裂机制是如何产生的呢？那个所谓的最后的普遍性共同祖先还存在吗？这些都还隐藏于迷雾之中。

课堂上提出如下问题供学生思考与讨论：
1、DNA和蛋白质产生的“先有鸡还是先有蛋”悖论。
2、生命的起源是偶然还是必然？
3、最原始的生命可能是一种什么形态？
4、人类能制造出生命吗？