普通生物學/生命演化

關鍵詞

演化：種群中任何等位基因頻率的變化，通常是自然選擇的結果。

自然選擇：種群內基因型的差異繁殖；一種基因型比另一種基因型更成功地繁殖並將其自身更多副本傳遞給下一代。這意味著種群內的等位基因頻率發生變化。自然選擇是已知唯一能在自然界中產生複雜適應性的機制。

任何具有遺傳適應性差異的種群都可能發生自然選擇。

適應性：個體將基因傳遞給下一代的能力。適應性差異是自然選擇的核心。相對適應性：與同一物種中其他個體相比，個體的適應性。

哈迪-溫伯格原理指出，種群中的等位基因頻率和基因型頻率在代代相傳中保持不變或處於平衡狀態，除非引入特定的干擾因素。

自然選擇

查爾斯·達爾文和阿爾弗雷德·羅素·華萊士都提出了自然選擇。華萊士向達爾文尋求幫助發表文章，結果兩人一起發表了論文。

自然選擇是違反哈迪-溫伯格平衡的結果，哈迪-溫伯格平衡是一種種群穩定狀態，其中等位基因頻率不會發生變化。當滿足五個假設（或先決條件）時，種群會保持在哈迪-溫伯格平衡狀態

種群規模龐大
等位基因沒有差異性遷入或遷出（種群中沒有基因流動）
沒有突變
沒有自然選擇
隨機交配（關於基因型），即物種中的個體不會根據基因型選擇交配物件

哈迪-溫伯格平衡的結果

等位基因頻率保持不變
基因型頻率處於平衡狀態
在一代隨機交配中達到平衡

問：當我們違反哈迪-溫伯格平衡的五個假設之一時會發生什麼？答：等位基因頻率發生變化。

哈迪-溫伯格原理以英國數學家 G. H. 哈迪和德國醫生 G. 溫伯格的名字命名，他們在 1908 年獨立得出了相似的結論。

注意：在我們的實驗室計算機模擬實驗中，我們放寬了 H-W 對自然選擇的限制，從而導致模擬演化。當並非所有表型適應性都相等時，就會發生選擇，等位基因頻率會發生變化，並最終導致演化。

問：顯性等位基因會在頻率上取代隱性等位基因嗎？答：不會。哈迪-溫伯格原理表明，任何賦予更高適應性的等位基因在種群中的頻率都會比賦予較低適應性的等位基因更高，並反駁了顯性等位基因會隨著時間推移而接管種群的簡單假設。等位基因頻率取決於適應性，而不是它是否為顯性或隱性。

哈迪-溫伯格方程

$(p+q)^{2}=p^{2}+2pq+q^{2}=1.0$

AA	Aa	aa	總數
$p^{2}$	$2pq$	$q^{2}$	1.0
1.0	1.0	$1.0-s$
$p^{2}$	$2pq$	$q^{2}(1.0-s)$	$1.0-sq2$

等位基因一： $f(A)=p$
等位基因二： $f(a)=q$
等位基因之和： $p+q=1.0$
降低適應性： $1-s$

自然選擇導致的適應性示例澳大利亞死亡毒蛇的皮膚顏色：鮮豔的橙色皮膚在動物中非常罕見，但與當地土壤顏色非常相似。蛇很可能隨著時間的推移逐漸演化為這種顏色，因為擁有棕色和橙色皮膚的蛇的存活率比其他顏色的蛇更高。

昆蟲的殺蟲劑抗性：殺蟲劑 DDT（於 30 年代研製，旨在透過消滅傳播媒介——傳播瘧疾的蚊子來對抗瘧疾）最初具有很高的殺滅率，但隨著時間的推移，殺滅率逐漸降低，直到它對昆蟲基本上無效。在其他昆蟲物種中也發現了數百種類似的殺蟲劑抗性。

細菌的抗生素抗性：致病細菌遵循與昆蟲類似的適應性路徑。這是由錯誤使用抗生素治療疾病造成的。不完全使用抗生素會殺死患者體內大多數攜帶疾病的微生物。然後，抗生素抗性最強的細菌會被選擇出來。這些細菌會繁殖並變得越來越難以透過進一步的抗生素治療來控制。公共衛生官員擔心，如果這種過程隨著時間的推移不斷重複，將會產生對所有藥物都具有抗性的超級細菌。結核病 (TB) 是一種目前正在遵循這種抗生素抗性增加路徑的疾病。

獲得化學抗性的機制有很多

行為改變
化學物質檢測增加
目標部位對化學物質的敏感性降低
目標降解

英國胡椒蛾（Biston betularia）的工業黑化現象。該蛾有兩個自然發生的形態或變種：典型型（淺色）和碳化型（深色）。歷史上，典型型更常見，但其棲息地的變化導致碳化型的頻率增加。（空氣汙染殺死了樹幹上的淺色地衣，使蛾子暴露在深色的樹皮上，而不是淺色的地衣上。掠食性鳥類成為了對抗蛾子更顯眼形態的一種力量，蛾子透過增加不那麼顯眼形態的頻率來應對自然選擇。）

殺死其他幼崽的猴子：由莎拉·赫迪觀察到。長尾猴生活在由一個雄性統治幾個雌性和它們的幼崽的社會群體中。雌性幼崽留在群體中，但雄性幼崽會被趕出去，在群體的邊緣遊蕩，試圖接管其他群體。新來的雄性領導者會殺死正在哺乳的幼崽，以及與他還沒有交配的雌性的幼崽。

問：為什麼？答：因為哺乳期的雌性處於不規則的發情週期，無法懷孕。殺死它們的幼崽可以使它們更快地懷孕，並生下他的幼崽。雌性的反適應：即使已經懷孕，她們也會與新雄性交配，因為新領導者不會在後來殺死它們的幼崽。（類似的情況後來在其他物種中也觀察到，例如老鼠）。

無私的火雞問題：一隻雌性火雞的第一代雄性後代組成了一個兄弟會，一個由首領雄性領導的小型社會等級制度。兄弟會作為一個群體求愛雌性。雌性選擇一個兄弟會交配，通常是較大的一個，然後只與首領雄性交配。

問：自然選擇是否塑造了這些兄弟火雞的行為？答：沒有給出答案，但暗示是“是”。

問：自然選擇是否調整了每個生物體的所有特徵？答：否。例如，印度犀牛有1只角，而非洲犀牛有2只角。這種差異很可能是一個歷史偶然事件，而不是一個適應性特徵，因為兩隻角似乎並沒有比一隻角帶來優勢。

進化的五種限制

歷史限制
形式限制
你無法從那裡到達的限制
時間/變異限制
多效性限制

歷史限制：“現有的變異會影響未來的可能性”。變異建立在過去歷史的基礎之上。

形式限制：變異不能違反物理定律。例如，豬不會飛，昆蟲的大小受其外骨骼的限制。

你無法從那裡到達的限制：有利的最終結果必須遵循許多微小的有利步驟。例如，沒有胎生的鳥類，可能是因為鳥類體內孵化所需的薄蛋殼為了氣體交換非常不利於蛋在鳥類體外發育。然而，飛行羽毛是從爬行動物的鱗片進化而來的，因為每個微小的鱗片變化在一段時間內都是有利的，並且後來允許了飛行的進化。

時間/變異限制：新的等位基因透過隨機突變形成，需要時間，最終受數學機率的推動，而不是被拉向一個特定的結果。在有限的時間內，結果有限。例如，人類心臟病可能是人類飲食最近變化的結果（過去幾百年而不是人類進化過程中的過去 10 萬年）。

多效性限制（多效性：一個基因有多種表型表達）一個等位基因可能有多種效應，有些好，有些壞。如果所有部分的總和是正數，則該等位基因是有利的（即使它帶有某些不利的東西）。例如，囊性纖維化等位基因在工業化前的歐洲可能對霍亂有優勢。

突變：一個隨機過程，是自然選擇的“最終”來源。很少的突變導致有利的變化，因此非常低效。

問：為什麼它能起作用？答：因為

它有足夠的時間來發揮作用
每個個體都將負擔作為潛在突變的來源分擔；有很多機會讓事情變得順利

抽樣誤差：樣本與實際總體之間的差異。對於較小的樣本量而言，抽樣誤差更大。與總體規模無關，基於樣本的絕對大小。

問：當總體規模有限，限制了哈代-溫伯格平衡時，會發生什麼？答：在小規模的群體中，隨機事件可以顯著改變等位基因頻率。

示例：“A”和“a”等位基因在一個群體中以相等的頻率存在

$p=f(A)=.50$ $q=f(A)=.50$

在一個由該群體中的四個生物組成的樣本量中，我們預計會發現

AA	Aa	aa
$p^{2}$	$2pq$	$q^{2}$
.25	.50	.25
1	2	1

$p\prime =f(A)=.50$ $q\prime =f(A)=.50$

然而，30% 的情況下，我們會得到以下結果，其中一個等位基因的頻率發生變化

$p\prime =f(A)=.75$ $q\prime =f(A)=.25$

大約 8/1000 的時間（1%）

$p\prime =f(A)=.00$ $q\prime =f(A)=1.0$

一個等位基因被完全淘汰！（如果總體規模是 40，那麼這種可能性是 1/500,000）。

這樣，等位基因就可以從實際群體中淘汰。

問：在實際群體中，如何出現小樣本量？

基因瓶頸：群體經歷數量下降（這很可能最近發生在獵豹身上，獵豹的遺傳變異非常小）
奠基者效應：一小群“殖民者”形成了一個新的群體
遺傳漂變：群體數量長期處於低水平，例如瀕危物種。

虛擬小種群規模：種群中一小部分個體承擔繁殖責任。通常發生在雄性身上，有時也發生在雌性身上。例如：海豹等哺乳動物，一隻巨大的雄性守護並與一群雌性交配。這是因為雌性會跑到一個偏僻的地方產崽，以避免捕食者，然後在產崽後幾天就進入發情期。一隻大型雄性會與其他雄性爭奪守護這些雌性和其後代的權利，成為“沙灘主人”。雌性會間歇性地外出覓食，然後回到沙灘餵養幼崽。結果是，雄性比雌性大得多；它們儲存大量的體脂肪，這樣它們就可以長時間留在沙灘上（一旦它們離開，另一隻雄性就會來佔據它們的位置）。因此，一代的有效繁殖種群比實際的存活成員數量要小得多。

另一個例子：在狼群中，只有首領雄性和首領雌性繁殖，其他狼只是幫助撫養幼崽。因此，一個有六十隻狼的種群可能只有六隻繁殖個體。

移民/移出： “基因流動” – 個體從其他地區遷入並帶來新的等位基因頻率。 “一點點就能起到很大的作用”。例如：跨種族婚姻。

突變：產生基因庫中的變異。突變率很低，作用非常緩慢：每個基因座、每個配子、每代只發生 1/100,000 到 1/1,000,000 的突變。突變本身不足以將一個等位基因的頻率提高。一個普遍的規則：任何等位基因頻率在總人口中達到 1% 或更高的，都不是由突變驅動的。

非隨機交配：個體根據基因型選擇配偶。（正向）趨同交配：選擇基因型與自己相似的配偶，導致後代純合。異同交配：選擇基因型不同的配偶，導致後代雜合。

近親交配：與近親交配：一種與自身基因型交配（併產生純合後代）的方式。

注意：普通人類在其染色體中大約有三十個致死隱性等位基因座。與近親交配會增加後代出現雙隱性致死等位基因的可能性。許多物種都有防止近親交配的行為。例如：葉猴社會：雌性出生在一個群體中後會留在群體中，而雄性會被趕出去，以阻止兄弟姐妹之間交配。

非隨機交配本身可以改變基因型頻率，但不能改變等位基因頻率，因此不是進化的原因。但它可以透過使等位基因在基因型中處於純合或雜合狀態來暴露它們的選擇。

衰老：隨著年齡增長，生物體整體效能下降。這是一個可選擇性狀，並非所有生物體都存在。組織並不“需要”衰老。一些原生生物基本上可以“永生”；果蠅可以被培育出長壽。

問：為什麼會出現這種情況？答：吉布森沒有說為什麼，但暗示它是一個被選擇偏好的性狀。在課後，教授們似乎認為衰老不一定是進化上偏好的性狀，而更多的是導致更高發展過程的副產物。為了實現延遲繁殖，更多的資源被投入到早期生存中，而犧牲了晚期生存。一個相關的例子是大西洋和太平洋中鮭魚的差異。大西洋鮭魚可以經歷多次產卵季節，但太平洋鮭魚被選中將所有能量都投入到一個艱難的產卵週期中，並在產卵後立即死亡。

選擇型別

穩定選擇
定向選擇
顛覆選擇

穩定選擇：將生物體向其可能性狀範圍的中心移動的選擇。例如：人類出生體重；特別大或特別小的嬰兒更容易出現嬰兒死亡，而中等體重的嬰兒更易存活。穩定的環境導致化石記錄在數百萬年內保持不變，例如鯊魚和鱟的身體結構。

定向選擇：消除一系列表型中極端性狀的選擇。例如：銅等金屬通常對某些植物幾乎是致命的。一種耐銅草在許多代在被汙染的高銅土壤中生長後發展起來。

顛覆選擇：傾向於消除中間型別的選擇。例如：非洲種子裂嘴雀：有兩種喙大小，一種大，一種小，每種都最適合當地豐富的不同種類的種子。中間喙型別不受選擇偏愛，因為它們不適合任何一種種子。在這裡，導致一種喙型別的純合子比導致中間喙型別的雜合子更受青睞。

考慮一個種群，該種群對一個具有兩個等位基因“A”和“a”的基因座具有以下基因型頻率

基因型	AA	Aa	aa
表型頻率	77	14	49

問：“A”的等位基因頻率是多少？（即 p 是多少？）問：該種群似乎處於 Hardy-Weinberg 平衡狀態嗎？

解決步驟

將所有數字加在一起以找到總數
77 + 14 + 49 = 140
將每個數字除以總數

基因型	AA	Aa	aa
$n/140$	77 / 140	14 / 140	49 / 140
答案	.55	.10	.35

( 注意：.55 + .10 + .35 = 1.0 )
找到“A”和“a”的等位基因頻率。
- A: .55 + (.10/2) = .60
- a: .35 + (.10/2) = .40
( 再次注意 .60 + .40 = 1.0 )
將這些推匯出的基因型頻率代入方程
- $p^{2}+2pq+q^{2}$
- $(.6)^{2}+2(.4)(.6)+(.4)^{2}$
- .36 + .48 + .16
( 再次，所有總和為 1.0 )

AA = .55	Aa = .10	aa = .35
AA' = .36	Aa' = .48	aa' = .16

我們看到基因型頻率從其初始值變為其最終值。因此，該種群沒有處於 Hardy-Weinberg 平衡狀態。問：如果數字只是略有不同，我們如何判斷它們應該被認為是相似還是不同？答：這是由超出本課程範圍的統計和數學分析決定的。

已經對許多生物體進行了育種試驗，以培育出特定性狀，方法是將連續的幾代分成以表型為基礎的組。例如：果蠅（Drosophila）被人工選中分成兩組：一組有許多腹部剛毛，一組有很少的剛毛。我們發現這兩個結果組中的任何一個甚至都沒有重疊起始代中發現的剛毛範圍。這模擬了某些情況下自然選擇對野生種群的影響。這類似於幾千年來植物和動物育種者使用的方法。

雜合子優勢：當雜合子基因型比純合子基因型具有更高的適應性時。鐮狀細胞貧血是一個典型的例子。當一個人對隱性等位基因純合時，就會發生這種人類疾病。隱性等位基因增加了雜合子攜帶者對瘧疾的存活率。在瘧疾高發地區，自然選擇作用於增加人類中該等位基因的頻率。該等位基因頻率在非洲中部最高，那裡瘧疾一直是重要的殺手。

基因型	表型
HbN HbN	正常，沒有鐮狀細胞
HbN HbS	單鐮狀細胞，抗瘧疾
HbS HbS	雙鐮狀細胞，致死

物種形成

問：我們如何獲得一個新物種？

問：什麼是物種？答：有不同的定義，但我們只深入討論一個。生物物種概念 (BSC)：由恩斯特·邁爾提出。物種被定義為一個生殖隔離的種群。如果兩個生物體可以交配，它們就是同一個物種；如果不能交配，它們就不是同一個物種。這不是一個完美的定義，因為獅子和老虎可以在人工飼養條件下交配，而且這隻適用於有性繁殖的生物體（蒲公英進行無性繁殖）。表型定義：物種由種群中的表型差距定義。支序定義：屬於單一支序的種群或種群組

支序：進化樹的一個分支。

兩種命名新物種的方法

種系發生：在經過單一進化路線的足夠大的變化後，為新物種命名的任意/方便的方式
分支發生：支序的產生

分支發生有三種基於“家園”patra 的分裂模型/假設

異域物種形成（allos：“其他”；又稱地理隔離模型，常見）異域物種：不在一起出現。
同域物種形成（sym：“與...在一起”；在植物中很常見）
鄰域物種形成（para：“在旁邊”；不常見）

鄰域物種形成：我們可能擁有的唯一例子可能是在前面討論過的耐銅礦草中發現的。選擇強烈地偏愛對銅抗性等位基因純合的基因型。這導致了授粉時間的適應，使其與周圍草類的授粉時間不同，避免了雜交。這裡是在沒有地理隔離的情況下發生的物種形成，是由強烈的選擇引起的。

同域物種形成：（這個資訊正確嗎？書本似乎與講座相矛盾）植物中常見，動物中不常見，發生在來自兩個不同物種的配子雜交併產生一個可行的新物種時。這被認為是開花植物的來源。多倍體：同域物種形成最重要的模型。或者，染色體加倍會導致同域物種形成。異源多倍體：由種間雜交事件觸發的多倍體。

物種 A	物種 B	物種 AB
n=3	n=2	n=5

由此產生的合子可能是不可行的或不育的。如果可行，它以後可能會發育出生育能力。這是由於有絲分裂和減數分裂中細胞分裂之間的差異（我們以為我們已經逃脫了）。在有絲分裂中，染色單體自我複製。在減數分裂中，每個染色單體必須“找到”它的同源染色體。如果沒有同源染色體，結果將是可行的，但不能育。然而，在異常的有絲分裂事件中，胞質分裂（核分裂後胞質分裂）不會發生，導致一個細胞的染色體數量是正常數量的兩倍。如果這個細胞進入減數分裂，它可以育。（許多例子）。例如：麵包小麥是兩次連續的草雜交事件的結果。草的染色體數量從 14 > 28 > 42。

地理物種形成

地理變異：物種根據地理位置的不同而產生的差異，通常是基於基因的。在地球上，不同地方的人群基因型存在差異。這種變異在移動性較低的群體中更為常見，因為它受到基因流動的阻礙。例如，西洋蓍草是一種生長在較高海拔地區的植物，它的株高往往較低。問：這種變異是由於基因還是環境造成的？答：可以透過“共同花園實驗”來找到答案。將不同來源的種子種植在相同的環境中。實驗結果表明，來自較高海拔地區的種子會長成更矮的西洋蓍草，這表明存在潛在的遺傳因素。再例如，普通襪帶蛇（Thamnophis surtalis）在美國和加拿大廣泛分佈，被分成不同的本地亞種，具有不同的顏色。由於襪帶蛇的移動性不高，這些種群可以在當地適應。而對於綠頭鴨，這種地理變異就不存在了，因為每一代雄性都在南部的“越冬地”與雌性交配，然後跟隨雌性回到北部的家園，而這個家園可能與雄性的家園相距甚遠。這導致每一代的基因洗牌與位置無關。

一個種群可以暫時分裂成不同的、孤立的種群，從而走上不同的進化道路。例如，冰川推進覆蓋北美大陸，將一個種群分裂成西南和東南兩個群體。當障礙消失（冰川消退）時，這些種群可能會再次接觸，稱為二次接觸。問：然後會發生什麼？答：如果近親繁殖產生可育的後代，它們仍然屬於同一個物種。如果沒有，它們就變成了新的物種。

隔離機制：任何阻止兩個生物之間產生可育合子的因素。分為兩類

合子前
合子後

合子前機制阻止精子與卵子受精，從而阻止合子的形成，通常發生在雄性求偶行為不被雌性識別的情況下。合子後隔離機制導致合子

無法存活（死亡），或
無法繁殖。

例如，驢和馬雜交會產生騾子，而騾子是不育的。

地理隔離會導致兩個形態上差異很大的種群，在二次接觸時可以相互交配，因此它們屬於同一個生物物種。就像，它們看起來可能完全不同，但仍然可以彼此交配。有時，看似微小的差異也會阻止交配。要點是：兩個種群隔離期間產生的差異“程度”不一定決定它們在二次接觸時是否能夠成功交配，因此被認為是一個或兩個物種。

例如，東部和西部草地百靈鳥在外觀上幾乎完全相同（形態相似），但它們是不同的生物物種。這可能是由於冰川隔離導致的隔離期間發生的改變。在二次接觸中，這兩個種群顯然沒有對彼此的交配行為做出反應，最終成為兩個生物（繁殖）物種。（還有很多類似的例子）。

邊緣隔離：地理隔離的常見形式。在物種分佈範圍的邊緣，生物生活在其生存能力的極限。當這些區域彼此隔離時，就會發生異域物種形成，高強度的選擇會推動等位基因頻率的改變。

棲息地島嶼：指一個物種適宜生存的棲息地被一個該物種無法生存的區域包圍的區域。例如，海洋中的火山島。在這種情況下，創始種群到達這裡，發現生態空缺或不同的條件，這些條件會影響適應。隨著不同物種的相互作用和透過進化進行調整，一系列的適應事件發生，被稱為適應性輻射。例如，達爾文雀的變異是由創始種群的雀鳥適應每個島嶼的獨特條件造成的）。注意：在夏威夷群島的雀鳥中，變異程度更大。夏威夷也是無數種果蠅（果蠅）的家園。

雙名法：“雙名命名法”（bi: two，nomin: name）由瑞典的卡爾·林奈（Carl von Linné）提出。每種生物都有其獨特的雙名法，由以下兩部分組成

屬名，首字母大寫，表示一組物種
種名，首字母小寫，描述屬中的一種物種。（種名：描述詞，或根據www.m-w.com的定義，“伴隨或替代人名或事物的名稱的特徵詞語或短語”。）注意，並非所有種名本身都是唯一的；事實上，一些種名被反覆使用，例如“vulgaris”，用在Pinguicula vulgaris和Sturnus vulgaris中，分別是食蟲草和歐洲椋鳥的學名（vulgaris：常見）。種名通常指的是顏色等特徵。

智人（Homo sapiens）是現代人的雙名法。Homo是一個包括所有靈長類動物（除了人類，其他都已滅絕）的屬，而sapiens是一個描述詞，意為“智慧”。在打字時，這個雙名法通常用斜體表示，手寫時則用下劃線。

命名系統是分級的，等級越低，生物被劃分為更具體的分類群。最廣泛的分類是界（或域，現在許多生物學家接受的更基本的分類。以下是完整的等級列表，從最一般到最具體。（域）>>界>>門>>綱>>目>>科>>屬>>種。

有時會在這些等級之間使用細分（例如，亞門），但我們不需要了解它們。

等級越高，群體之間的差異越大，反映出更早的物種形成事件。

問：為什麼林奈的命名系統與進化樹完美契合，即使他在沒有進化概念的情況下發明的？答：生物以系譜的方式相關，具有內在的等級關係。

分類單元：某個特定等級的特定生物群體。例如，分類單元“Canis”是指犬屬的狗，而分類單元“Canidae”是指犬科的狗。（分類學：根據生物之間推測的自然關係對植物和動物進行有條理的分類。）

單系分類單元：一個物種集合，或物種分組，由

一個共同祖先
所有其後代物種組成。

例如：類人猿

並系分類單元：物種分組與單系分類單元類似，只是它排除了最遠離開共同祖先的物種。例如：類人猿，不包括人類。

多系分類單元：物種分組，不包括最近的共同祖先。例如：鯨魚和鯊魚的組合，不包括它們的共同祖先（無論是什麼）。

存在兩種分類學派

傳統學派（也被錯誤地稱為“進化學派”，錯誤在於另一個學派也是基於進化的）
支序學派（或系統發育學派，或 Hennigian 學派，以創始人威廉·亨尼格命名）

這兩個學派在如何繪製進化樹以及

最好的分組方式是單系分組，以及
最糟糕的分組方式是多系分組，方面達成一致。

然而，他們在對中間地帶，即並系分類群的處理上存在分歧。傳統主義者說：這些群體是可以接受的，因為它們反映了重要的進化改變。支序學家說，並系群體是不可接受的，因為識別“重要”改變是基於人們的主觀意見的。支序學更傾向於客觀性。

問：我們如何估計進化序列？答：推導同源性，或從 [ a -> a’ ] 的轉變，例如：物種隨著時間的推移而失去一根手指。突觸特徵

“共享的衍生相似性”
衍生的性狀，在考慮的兩個或多個分類單元中共享
用於推斷共同祖先

吉布森認為，突觸特徵提供了唯一真正的分支序列概念

同源特徵

“共享的祖先相似性”
祖先性狀
從分類單元的共同祖先那裡繼承來的

進化分支問：我們如何生成關於進化分支的假設？（我們如何確定哪個分支序列最可能是歷史上的分支序列？）答：有多種方法可以做到這一點。一般來說，我們首先考慮某些特徵，然後將它們排列成可能的樹。特徵存在於祖先狀態或衍生狀態，有時特徵會完全消失，甚至重新出現。當物種從一種特徵變為另一種特徵時，被稱為特徵改變。

確定最可能的分支序列的一種方法是建立所有可能序列的示例。雖然這是一個簡單的過程，但在許多情況下是不可行的，因為可能的支序序列數量非常龐大。例如，只有 10 個物種的群體，就有超過 3400 萬種可能的進化樹。（某些方法可以用來消除許多這些選項，使過程更簡單）。最簡單的序列是具有最少特徵變化的序列，更受青睞。然後，它們被用作進一步完善的基礎，這些完善來自更多的資料。

間斷平衡：關於進化速度和模式的假設，由史蒂芬·古爾德和奈爾斯·埃爾德里奇提出，作為對傳統觀點，即漸變論的挑戰。

	速度	模式
漸變論	緩慢而穩定	獨立於物種形成
間斷平衡	長時間沒有變化（停滯），偶爾被快速變化的事件“打斷”	主要侷限於物種形成事件

目前的觀點認為，進化變化既不是這兩個極端，而是介於兩者之間，或者有時更像一種，有時更像另一種。

進化“新奇”問：我們如何解釋宏觀進化？微觀進化的漸進變化能否導致宏觀進化的巨大變化，例如鳥類的飛行？還有哪些過程可以導致物種的重大變化？

預適應（共用）

一個結構起初執行一種功能，然後被共用於執行另一種功能
例如：鳥類的飛行羽毛來自爬行動物的鱗片
例如：哺乳動物的乳腺來自……改良的汗腺？

異速生長

隨著體型增大而發生的比例變化，或不同部位以不同的速度生長
對一個身體部位的選擇會導致另一個部位的生長
例如：愛爾蘭大鹿的鹿角大小，巨大的鹿角是由於鹿體型過大造成的（鹿角仍然與正常鹿角的比例一致）

幼態延續（paidos: child）

成年生物保留幼年特徵，或極端情況下，在幼蟲狀態下進行繁殖
例如：通常在陸地生活的成年蠑螈保留了幼年水生蠑螈的鰓，並在水生幼年階段繁殖
成年黑猩猩從幼年到成年在頭骨形狀上比人類有更大的變化：黑猩猩和人類嬰兒的頭骨形狀相似，人類比黑猩猩更接近成年時的頭骨形狀

等速生長：所有部位以相同的速度生長並保持比例，例如正在成長的蠑螈和大多數生物

異速生長：不同部位以不同的速度生長，導致生長週期中比例發生變化，例如人類和紅腳鷸，這種鳥的喙比它的頭部生長速度快很多倍

類似結構：兩個結構執行相似的功能，但具有不同的起源。例如：蝴蝶和鳥類的翅膀，蛇和某些蜥蜴的無腿，各種不同鳥類的白色蛋

觸角突變體：突變果蠅在頭部長出小的腿而不是正常的觸角，這是由於細胞不正常發育為同源部分造成的。

雙胸：現代昆蟲的祖先有兩對完整的翅膀，但今天其中一些已經進化出第二對翅膀變成了稱為平衡棒的小型平衡結構。（一些現存的昆蟲，如蜻蜓，保留了所有四隻翅膀，一對在胸部的第二和第三節）。只有兩隻翅膀的昆蟲稱為雙翅目，意思是“兩翅”。在雙胸突變體中，平衡棒發育成為第二對完整的翅膀。

同源域：一系列60個氨基酸（180個核苷酸），編碼發育，並且在非常不同的生物體的進化過程中一直保持相似，跨越動物，並且顯然延伸到植物界的某些部分。揭示了基因在進化過程中的高度保守性。