40億年近くにおよぶ地球上の生物進化の全体像を、生物種の進化、生物機能の進化、生物進化の機構など、様々な側面から多面的に考える。
1.生物進化の多様なとらえ方
2.生命と地球の共進化:年代区分と特徴
3.生命の誕生と初期進化
4.細胞エネルギー変換系の進化と地球環境の変遷
5.細菌とアーキアの進化
6.真核生物の誕生進化(細胞内共生)と陸上への進出
(評価)
課題についてのレポートで評価する.レポートは,調べたことや授業で聞いたことでなく,授業を受ける中で自分で考えたことを中心に作成する.レポートの内容が十分でない履修者については,授業中の質問・発言によって,評点を加算する場合がある.
進化生物学 第1回 生物進化の多様なとらえ方
1. 生物進化における重大事件は何か
・ 細胞の進化における飛躍は何か.
・ 代謝系の進化における飛躍は何か.
・ 遺伝の進化における飛躍は何か.
・ 発生の進化における飛躍は何か.
・ 細胞内情報伝達,細胞間情報伝達,環境情報受容の進化における飛躍は何か.
・ 個体間関係,種間関係,環境適応の進化における飛躍は何か.
・ 細胞内運動,細胞運動の進化における飛躍は何か.
・ 動物の進化における飛躍は何か.
・ 植物の進化における飛躍は何か.
・ 細菌の進化における飛躍は何か.
2. 進化とは何か.
・ 進化とは何か.退化とは何か.(種の)変化とは何か.
・ 地球上の生物はどのように多様か.なぜ,多様か.
・ 生物は,本当に進化してきたのか.
・ 生物は,本当に今も進化しているのか.
・ 神と生物はどういう関係にあるか.神と進化はどういう関係にあるか.
・ なぜ進化論を信ずる人と,信じない人がいるのか.
・ ダーウィンの進化論は正しいか,間違っているか.
・ 現代の進化論は正しいか,間違っているか.
3. 生物はいつ,どのように進化してきたか.
・ 生命は,いつどこで,どのように誕生したか.
・ 生物は絶えず進化してきたか,特定の時期に進化してきたか.
・ 生物は常に一定のスピードで進化してきたか,特定の時期に特に早いスピードで進化してきたか.
・ 生物はあらゆる場所で進化してきた,特定の場所で進化してきたか.
・ 生物はあらゆる場所で一定のスピードで進化してきたか,特定の場所で特に早いスピードで進化してきたか.
・ 生物はあらゆる種で進化してきたか,特定の種だけで進化してきたか.
・ 生物はあらゆる種で一定のスピードで進化してきたか,特定の種で時に速いスピードで進化してきたか.
・ 生命の進化のスピードは,何がどのように決めているか.
4. 進化の要因と機構
・ 進化するのは,種か,個体か,細胞か,ゲノムか.
・ 進化に於いて,まず変化するのは,種か,集団か,個体か,細胞か,ゲノムか.
・ 遺伝子とは何か,進化とどう関わるか.
・ 突然変異とは何か,進化とどう関わるか.
・ 突然変異はどうやって起こるか,なぜ低い確率でしか起こらないか.
・ 自然選択は,進化にどう関わっているか.
・ 中立的な遺伝子変化は,進化にどう関わっているか.
・ 遺伝子の突然変異,自然選択,および中立的な変化は,進化の要因の全てか.
進化生物学 第2回 生命と地球の共進化:年代区分と特長
5.地球はどう進化してきたか.
・ 地球は,いつ誕生したか.
・ 地球は,誕生後,どのように変化してきたか.
・ 地球の中心はどうなっているか,どうやってできたか,どう変化してきたか.
・ 地殻は,どうなっているか,どうやってできたか,どう変化してきたか.
・ 海は,どうなっているか,どうやってできたか,どう変化してきたか.
・ 大気は,どうなっているか,どうやってできたか,どう変化してきたか.
・ 地球へは,地球外から何(物質)が降り注いできたか,それはどう変化してきたか.
・ 地球の進化が生命の進化に影響を与えたか,生命の進化が地球の進化に影響を与えたか.
6.地球の年代区分と生物.
・ 地球の年代は,何に基づいて区分するか.
・ 地球の年代区分の境界は,何によって決まるか.
・ カンブリア紀の特長は何か,先カンブリア紀の特長は何か.
・ 太古代の特長は何か,原生代の特長は何か.
・ 古生代,中生代,新生代の特長は何か.
・ 地球の年代区分の考え方は,どのように出来てきたか,変化してきたか.
・ 地球の年代区分と,生物の進化はどういう関係にあるか.
・ 地球の年代区分の基は,外的要因か,生命による要因か.
7.先カンブリア時代の地球環境と生物.
・ 地球の温度は,どう変化してきたか.その要因は何か.
・ 地球に届く光(紫外線)や宇宙線は,どう変化してきたか.その要因は何か.
・ 地球の大気は,どう変化してきたか.その要因は何か.
・ 地球の海(水界)は,どう変化してきたか.その要因は何か.
・ 地球の陸地は,どう変化してきたか.その要因は何か.
・ 誕生当時の生物は,どこに生息していたか.その後,どのように広がったか.
・ 単細胞生物だけの生態系は,どのように成立していたか.
・ 先カンブリア時代の生物進化の飛躍は,何によってもたらされたか.
8.カンブリア時代をもたらした生物進化とその後の生物進化.
・ 地球上の酸素濃度はどのように増加したか.それは生物進化にどう影響したか.
・ 多細胞生物は,どのような利点があるか.
・ 多細胞生物は,どのように進化したか.
・ 生物は,一定速度で進化してきたか,断続的に進化してきたか.
・ 生物は,いつどのように絶滅してきたか.その要因は何か.
・ 生物は,いつどのように適応放散してきたか.その要因は何か.
・ 生物は,いつどのように陸上へ進出したか.それが地球環境をどう変えたか.
・ ヒトは,いつどのように誕生したか.ヒトが地球環境をどう変えたてきたか.
進化生物学 第3回 化学進化:生命の誕生:細胞の初期進化
9.化学進化とその場所
・ 化学進化の材料となった分子は何か.
・ 化学進化のエネルギー源は何か.
・ 化学進化は,いつ,どこで進んだか.
・ 化学進化で,最初にできたものは,何か.
・ 化学進化で生物に重要な低分子化合物は,どうやってできたか.
・ 化学進化で生物に重要な高分子化合物は,どうやってできたか.
10.原始細胞(初期細胞様構造物).
・ コアセルベートとは,何か.
・ 細胞膜のようなものができるには,何が必要か.
・ タンパク質で細胞膜のようなものができるのには,何が必要か.
・ 脂質で細胞膜のようなものができるのには,何が必要か.
・ 細胞膜のようなものの中で,タンパク質と脂質は,どう混ざるか.
・ 初期の細胞のような構造物は,どうやって増えたり,分裂できたか.
11. 初期の自己増殖系.
・ RNAはどうやって無生物的に合成できるか.
・ なぜ,RNAが初期の自己増殖系だと考えられているのか.
・ 初期のRNAには,どんな機能が備わっていたか.
・ 初期のRNAは,どうDNAに変化していったか.
・ 初期のRNAは,どうタンパク質との関係を作っていったか.
・ 初期のRNAは,現在のようなRNAにどうやって進化したか.
12. 初期の酵素(触媒)と初期代謝系の進化.
・ 無生物界で,どのようなものが触媒として働きやすいか.
・ 化学進化の段階で,どのようなものが触媒として働いたか.
・ 化学進化で合成された低分子化合物は,触媒として働いたか.
・ 化学進化で合成されたタンパク質は,触媒として働いたか.
・ 化学進化で合成されたRNAは,触媒として働いたか.
・ 低分子化合物とタンパク質とRNAは,触媒反応でどう連携したか.
13. 現存生物の共通祖先の細胞への進化
・ RNAワールドとタンパク質触媒系は,どう統合されたか.
・ タンパク質のRNA情報への完全依存は,どう達成されたか.
・ RNA自己複製系の,タンパク質触媒系への依存は,どう進んだか.
・ セントラルドグマ(DNA→RNA→タンパク質)は,どう完成したか.
・ 細胞構造とエネルギー獲得系は,自己増殖—タンパク触媒系とどうつながったか.
・ 現存生物の共通祖先の細胞は,いつどうやってできたか.どんな細胞だったか.
進化生物学 第4回 細胞エネルギー変換系の進化と地球環境の変遷
14. 様々なエネルギー変換系
・ 生命にとって,エネルギーはなぜ重要か.どれほど重要か.
・ 発酵とは何か,どんな特長があるか,どんな多様性があるか.
・ 嫌気呼吸とは何か,どんな特長があるか,どんな多様性があるか.
・ 好気呼吸とは何か,どんな特長があるか,どんな多様性があるか.
・ 化学合成とは何か,どんな特長があるか,どんな多様性があるか.
・ 酸素を発生しない光合成とは何か,どんな特長があるか,どんな多様性があるか.
・ 酸素を発生する光合成とは何か,どんな特長があるか,どんな多様性があるか.
・ 生命のエネルギー変換系は,どういう順序で誕生したか,相互にどう関係するか.
・ なぜ,生命は,さまざまなエネルギー変換系を使うようになったか.
15. 呼吸と光合成の共通点と相違点.
・ 嫌気呼吸と好気呼吸は,何が共通か,何が違うか.
・ 好気呼吸と化学合成は,何が共通か,何が違うか.
・ 好気呼吸と酸素を発生しない光合成は,何が共通か,何が違うか.
・ 好気呼吸と酸素を発生する光合成は,何が共通か,何が違うか.
・ 酸素を発生する光合成と酸素を発生しない光合成は,何が共通か,何が違うか.
・ すべてのエネルギー変換系に共通な部品は何か.
・ 発酵を除くすべてのエネルギー変換系に共通な部品は何か.
・ 発酵を除く多くのエネルギー変換系に共通な部品は何か.
16. エネルギー変換系の部品の進化.
・ ATP, NADPH, NADHは何をしているか,どのように誕生・進化したか.
・ フェレドキシン,キノン,フラビンは,どのように誕生・進化したか.
・ チトクロム,銅タンパク質,モリブデンタンパク質は,どのように誕生進化した.
・ 生体膜内の,電子伝達タンパク質複合体は,どのように誕生・進化したか.
・ 酸素に電子を与えるシステムは,どのように誕生・進化したか.
・ クロロフィルと,クロロフィル結合タンパク質は,どのように誕生・進化したか.
・ 光合成で酸素を発生するシステムは,どのように進化したか.
・ エネルギー変換系の進化とそれに関わる部品の進化は,どう関係するか.
17. エネルギー変換系の進化と地球環境の変遷.
・ 発酵が誕生して,生物界がどう変化したか,地球環境がどう変化したか.
・ 嫌気呼吸が誕生して,生物界がどう変化したか,地球環境がどう変化したか.
・ 好気呼吸が誕生して,生物界がどう変化したか,地球環境がどう変化したか.
・ 化学合成が誕生して,生物界がどう変化したか,地球環境がどう変化したか.
・ 酸素を発生しない光合成が誕生して,生物界がどう変化したか,地球環境がどう変化したか.
・ 酸素を発生する光合成とは何かが誕生して,生物界がどう変化したか地球環境がどう変化したか.
・ 酸素と生命の進化は,どういう関係にあるか.酸素濃度と生命の進化は,どういう関係にあるか.
・ 生命が存在する環境はどのように多様か.それぞれの環境でのエネルギー変換系はどのように多様か.
進化生物学 第5回 細菌とアーキアの進化/ミトコンドリアと葉緑体の起源
18. アーキアと細菌
・ アーキアと細菌は,何が似ているか,何が異なるか.
・ アーキアと細菌は,いつ分けられたか.名前は,どのように変化してきたか.
・ アーキアと細菌は,どんな環境に適応しているか.真核生物とどう違うか.
・ アーキアには,どんな生物がいるか.
・ 細菌には,どんな生物がいるか.
・ 細菌を特徴付ける共通の性質は何か.細菌で獲得された重要な機能は何か.
・ 細菌は,どういう方向へ進化してきたか.(環境適応の視点等)
・ 細菌は,いつごろ主に進化してきたか.それはなぜか.
19. 細菌間の遺伝子伝搬と細菌の進化系統.
・ 細菌の種は,どうやって決まっているか.
・ 細菌の種間に遺伝子伝搬があるか.遺伝子伝搬が頻繁にあるとどうなるか.
・ 細菌の系統解析は,どのように行われているか.それは正しいか.
・ 細菌の接合とは何か.形質導入,形質転換とは何か.
・ ウイルスや多種のDNAの進入を,どんな仕組みで防いでいるか.
・ 修飾/制限機構とは何か.制限酵素とは何か.
・ どんな遺伝子は種間移動しやすいか.どんな遺伝子は種間移動しにくいか.
・ 細菌の系統進化に,遺伝子の水平移動はどんな役割を果たしてきたか.
20. 細菌における光合成の進化.
・ 光合成をする細菌のグループはいくつあるか.どんな違いがあるか.
・ 光合成はいつ誕生したか.最初の光合成は,どんな特徴があったか.
・ 酸素を発生しない光合成は,どのように進化したか.
・ 酸素を発生しない光合成から,酸素を発生する光合成がどのように進化したか.
・ 光合成を行うためには,そのためだけにいくつの遺伝子が必要か.
・ 光合成の遺伝子は,ゲノムの中にどのように存在しているか.
・ 光合成の遺伝子は,いつどのように種間を水平移動したか.どう研究するか.
・ 光合成の進化を,実験的に検証できるか.どう検証するか.
21. ミトコンドリアと葉緑体の細胞内共生.
・ ミトコンドリアは,いつ,どのように誕生したか.
・ ミトコンドリアの元の細菌は,どんな細菌か.細菌としてどのように進化したか.
・ すべてのミトコンドリアは,単一起源か.
・ ミトコンドリアを持った後,真核細胞はどう進化したか.
・ 葉緑体は,いつ,どのように誕生したか.
・ 葉緑体の元の細菌は,どんな細菌か.細菌としてどのように進化したか.
・ すべての葉緑体は,単一起源か.
・ 葉緑体を持った後,真核細胞はどう進化したか.
進化生物学 第6回 真核生物の進化
22. 真核生物の進化/原生生物の進化
・ 真核生物は,いつどのような要因で飛躍的進化を始めたか.
・ 二界説とは何か.二界説は何が問題か.二界説を使い続けてもよいか.
・ 五界説とは何か.五界説は何が問題か.五界説を使い続けてもよいか.
・ 真核生物ドメインと界の関係は,現在どのようになっているか.
・ 原生生物はどんな共通の特徴を持っているか.
・ 原生生物は,大きくいくつに分けられるか.それぞれどんな特徴があるか.
・ 原生生物は,いつどのように多細胞化していったか.
・ 原生生物は,いつどのように光合成機能を獲得していったか.
23. 植物界の進化
・ 植物界をどう定義するか.シャジクモ類は植物か.緑藻類は植物か.紅藻類は植物か.褐藻類は植物か.
・ シアノバクテリア,プロクロロン(原核緑藻),紅藻,緑藻はどういう関係にあるか.
・ 葉緑体の起源(シアノバクテリアの細胞内共生)は,単一系統か.
・ 褐藻,黄金藻,珪藻,渦鞭毛藻,ユーグレナはどのように誕生したか.どんな葉緑体を持っているか.
・ 真核光合成生物は,水中でどう進化したか.光環境にどう適応したか.
・ なぜ,緑色植物が,陸上へ進出したのか.植物の陸上進出に何が必要だったか.
・ 維管束は,どう発達したか.植物の進化とどう関係するか.
・ 胚の保護は,どう発達したか.植物の進化とどう関係するか.
24. 菌界と動物界の進化.
・ 菌界と動物界はどんな関係にあるか.
・ 動物界とは何か.単一系統か.
・ 動物は,何から進化したか.どのように誕生したか.最初の動物はどんなものか.
・ 動物は,いつ誕生したか.何が,動物誕生の決め手になったか.
・ 動物は,いつ菌類と分かれたか.なぜ,菌類と分かれたか.
・ 多細胞化,細胞分化,器官形成,免疫系,筋肉系,神経,骨格は,動物の進化にどう関わっているか.
・ 動物は,幾つの門に分けられているか.それぞれどんな特徴があるか.
・ 節足動物,軟体動物,脊索動物,両生類,爬虫類,鳥類,哺乳類はどう誕生したか.
・ 両生類,爬虫類,鳥類,哺乳類は,相互にどういう関係にあるか.
25. 哺乳類とヒトの進化
・ 哺乳類は何から誕生したか,いつ誕生したか,どのように誕生したか.
・ 哺乳類は大きく幾つに分かれるか.ヒトは何と一緒か.
・ 霊長類は何から誕生したか,いつ誕生したか,どのように誕生したか.
・ 霊長類はどのように進化してきたか.
・ ヒトとオランウータンはいつ分かれたか,ゴリラとはいつ分かれたか,チンパンジーとはいつ分かれたか.
・ チンパンジーと分かれた後,ヒト科はどのように進化してきたか.
・ ネアンデルタール人はいつ,どのように生まれ,どのように世界に広がったか.
・ ホモ・サピエンスはいつ,どのように生まれ,どのように世界に広がったか.
進化生物学 レポート課題
テーマ:授業で扱った内容に関連する生物の進化に関するテーマを一つ選び,それについて論ぜよ。自分で考えたことや今まで授業や書物で学習して頭に入っていることを中心に論ずること。自分で考えたことと,今まで学習したことの違いがわかるように記述すること。このレポートを書くために,予備的な調査や用語の確認を含め,インターネットを見ないこと。インターネットを見なかったということを,レポートの最後に明記すること。
評価の方法:論理性や読みやすさに加えて,今まで見たことのない内容や,教員が面白いと思う内容があることを評価する.
字数:1500〜2500字程度
レポート締切 6月7日(水)12時30分
(理由があって遅れる場合は,締め切り前に申し出ること。)