普通生物学13A-生物的起源与进化上.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,13 生物起源与进化（A）,13.1 生命起源,13.2 Darwin与进化论,13.3 生物进化证据和历程,13.4 人类起源和进化,1/27,13.1 生命起源,几百年前争论,生命终究是怎样起源，有机体能自发地由非生命物质随时形成吗？,18世纪以前：,从垃圾和粪坑里自发地产生了蛆和苍蝇,从小池塘和沼泽地中自发地出现了蝌蚪和青蛙,从潮湿土壤里钻出了老鼠,植物只能经过种子萌发才能产生,卵孵化产生了昆虫和家禽等,怎样经过试验来处理这个难题？,2/27,18世纪意大利科学家Spallanzani试验,置于烧瓶中肉汤加热沸腾后让其冷却，开口烧瓶中很快就繁殖生长出许多微生物；但加了瓶塞与外界隔离烧瓶中就没有出现微生物。,这一试验结果为处理上述争论提供了主要线索。,3/27,Pasteur试验,结论：“全部生物只能起源于生物，从非生命物质中绝对不可能随时自发地产生出新生命个体”。,地球上第一个生命是怎样而来？,在生命物质与非生命物质之间没有不可逾越鸿沟。,外星生命？,地球早期化学演化,4/27,原始地球和最早出现生物,原始地球缺乏氧气，大气中存在着许多还原性气体如H,2,NH,3,CH,4,水蒸气(H,2,O)，也可能有CO,2,H,2,S等。当初地球缺乏臭氧层保护，太阳紫外线辐射很强。,前寒武纪沉积岩薄片中存在类似细菌大小微体古生物化石，经判定主要是一些细菌、蓝细菌（蓝藻）等。,最早原核生物在地球形成早期就开始出现了。一些早期出现生物还含有光合放氧能力和抗紫外线辐射能力。,5/27,化学演化,俄国科学家Oparin和英国科学家Haldane提出，原始地球环境能够产生组成生物体糖、脂类、蛋白质和核酸等大分子结构单元，甚至到生物多分子体系，但还没有出现真正生命，这一时期称为化学演化期或前生物期。,从化学演化期到产生最简单生命形式包含4个阶段：（1）氨基酸、核苷酸等有机单体分子非生物合成和积累；（2）有机单体分子在非生物体系中聚合成多聚体；（3）多聚体整合为多分子体系颗粒（原球体）；（4）代谢与遗传体系形成和进化最终产生出最简单生命形式原核细胞。,6/27,原始地球条件：,没有氧气，最初形成生命物质不会被氧化降解；,能量输入紫外线辐射；,其它原因如粘土矿物化学催化作用、太阳和紫外线辐射对有机分子浓缩作用、火山暴发形成特殊环境和条件等,怎样模拟原始地球条件进行试验？,7/27,Miller试验,1953年，美国芝加哥大学硕士Miller依据原始地球还原大气条件设计了一套密闭循环试验装置，模拟和验证了非生命有机分子在原始地球环境中生成生物分子结构单元化学动力学过程。,一周后，检测出5种氨基酸、不一样有机酸、HCN等,8/27,关于最简单生命形式起源几个假说,Oparin团聚体学说,蛋白质和核酸等生物大分子聚合在团聚体内并含有类似于膜那样边界，其内部化学特征显著区分于外部溶液环境。团聚体是一个多分子体系，它含有一定生命现象。,Fox微球体学说,微球体能够从外界吸收更多生物多聚体分子，使得微球体上产生出芽，甚至形成新微球体。,脂球体学说,磷脂与蛋白质混合在一起形成外形类似于细胞并含有双层膜结构。,9/27,代谢系统进化和遗传系统起源,原始生命体系内代谢系统在自然选择作用下变得逐步复杂起来，这种代谢系统进化经历了由简单到复杂漫长过程。,10/27,代谢系统进化和遗传系统起源,最原始生命形式或最早出现细胞应该是异养。,光合作用进化产生出光能自养细胞：自然选择压力促进一些含卟啉类化合物细胞能够吸收太阳光能，进行光化学反应，将无机物变成有机物，同时生成ATP。,自养细胞出现不但可为异养细胞提供继续生存营养物质及能量，更改变了地球环境（氧气和臭氧层出现）。,11/27,代谢系统进化和遗传系统起源,DNA、RNA、多肽链,哪一个是原始生命最早贮存遗传信息并指导蛋白质合成、同时还能自我复制物质呢？,RNA最可能成为最早遗传物质,试验显示，试管中RNA链能够自发地延伸和复制,20世纪80年代初，Cech和Altman发觉，一些RNA含有像酶一样化学催化活性（1989年诺贝尔奖）,RNA组成及三维空间结构多样性和稳定性,12/27,代谢系统进化和遗传系统起源,偶然合成能促进RNA复制活性短肽链与RNA合作促进了原始细胞遗传系统进化,偶然以RNA为模板合成了DNA链，后者贮存和复制遗传信息比RNA更稳定也更有效，生命起源早期RNA发挥主要作用时代便让位于DNA-RNA-蛋白质共同作用时代。,繁殖、蛋白质合成和代谢三者在特殊环境条件下协同进化，加深了遗传系统与代谢系统偶联。生命由起源阶段进入漫长进化阶段，演化出多样性生物世界。,13/27,13.2 Darwin与进化论,19世纪中叶以前，神创论或称特创论一直占据着生物学主导地位。,一次创造论认为，世界上各种各样生物，包含全部植物和动物都是上帝（神）在最初一次就造好放在地球上，它们永远不变、一代一代地繁衍下来。,连续创造论则认为，世界上各种各样生物是一次又一次不停地被神创造，所以造成了地球上过去物种与当代物种差异。,英国牛津大学一位副校长兼牧师甚至依据旧约记载还推测出上帝创造地球和造人准确时间。,神创论与进化论斗争,14/27,公元前6世纪，希腊哲学家Anaximandev预言，生物是逐步进化；,18世纪，瑞典医生Linnaeus创造双名制生物命名法则；,18世纪，法国生物学家Buffon在研究中觉察到生物进化现象并进行了描述，但没有勇气认可并作出结论；,1830年，苏格兰地质学家Lyell发表地质学原理第一卷，阐述了古老地球在很早以前就形成了，地质过程经历了迟缓渐进改变。同时，古生物化石研究也被引入了地质学，为进化理论提供了基础；,法国生物学家Lamarck再一次提出了生物进化思想,Darwin祖父Erasmas Darwin也提出了生物进化可能性，但他们都没有拿出足够令人信服证据，或因为各种时代局限，进化论并没有被确立起来，神创论所占据主导地位一直没有被动摇。,15/27,1859年，Darwin物种起源,1860年6月30日,牛津大学图书馆,神创论与进化论辩论会,牛津大主教Wilberforce,vs.,Huxley,进化论与神创论斗争一直没有停顿,16/27,年青时代Darwin和贝格尔号航行,18出生，童年 山林和田野,1825年，爱丁堡大学学习医学,1828年，剑桥大学学习神学，钻研博物学和自然史，认识了一些博学教授学者。,1831年，从剑桥毕业并取得学士学位,剑桥大学博物学教授Henslow推荐去英国贝格尔号航海船上担任博物学教授。,出发之前，Henslow教授尤其向Darwin赠予了Lyell地质学原理第一卷。,17/27,1831年11月，贝格尔号探险船出发进行环球探险调查,1835年夏天，贝格尔号抵达太平洋东部，离南美洲西海岸965 km加帕戈斯群岛。考查了一个多月，采集了大量岩石及植物和动物标本。,Darwin发觉，岛上26种陆栖鸟类中，有25种是特有，15种海栖鱼类全部是新种，25种甲壳虫中只有23种是南美洲也有，185种显花植物中新种为100种。,不一样岛屿上海龟形态各不相同，地雀许多特征也有差异，显示出这些不一样物种是这里特殊气候和环境创造。,物种是可变，这种改变显著受自然环境影响和选择！,18/27,伴随贝格尔号长达5年航海探险考查后，1836年10月，Darwin回到了英国。,整理和搜集资料：1838年，他阅读了著名经济学家Malthus（马尔萨斯,1766-1834）人口论，深入认识到生存竞争结果使各物种在自然界中保持适当数量，同时逐步向着愈加适应于环境方向改变。,生存竞争和适者生存为Darwin自然选择学说形成提供了依据，他关于生物经过自然选择而连续进化理论开始成型。,1858年，英国年青博物学家Wallace给Darwin写信，阐述他经过对马来西亚群岛动植物考查所得出生物进化结论。,同年，Darwin和Wallace在英国Linnaean学会上公布了他们各自论文和摘要。,1859年，Darwin物种起源终于问世。,19/27,自然选择造成生物进化,生物进化是指地球上生命从最初最原始形式经过漫长岁月变异演化为几百万种形形色色生物过程。,所谓自然选择实质上是自然环境造成生物出现生存和繁殖能力差异，一些生物生存下去，另一些生物被淘汰。,Darwin主义包含了两方面基本含义：（1）当代全部生物都是从过去生物进化来；（2）自然选择是生物适应环境而进化原因。,20/27,人工选择与自然选择,21/27,生物性状和特征改变往往是环境和遗传相互作用结果,例：长颈鹿进化,22/27,自然选择作用下群体水平进化实质上反应了生物基因库改变。,基因库是一个生物群体全部遗传基因集合，它决定了下一代遗传性状。,生物细胞中同源染色体上一对等位基因能够决定生物个体某一性状。,23/27,物种形成机理,物种,不不过生物分类单元，更是遗传生殖和进化单元。,种群,是同一物种一群个体，享受共同基因库。同一个群生物个体之间交配便造成了彼此间基因交流并保持着基因库稳定。,Darwin将一些地理障碍如大山脉、峡谷、海洋等把生物相互隔开称为,地理隔离,。,地理隔离造成小种群间基因交流阻断使基因库差异越来越大，最终出现了,生殖隔离,，即不一样小种群间个体不能彼此交配和产生有生殖能力后代。,几个基本概念,24/27,例：加帕戈斯群岛上发觉13种地雀进化过程,地理隔离造成生殖隔离，生殖隔离造成新种形成,地理隔离和生殖隔离形成新种方式称为,异地物种形成,，它是生物进化过程中形成新物种主要方式。,25/27,进化论发展,综合进化论,进化表达在种群遗传组成改变，这就决定了进化改变是整个群体，而不但仅是个体。在自然选择过程中，生物之间关系不但有生存竞争，还有捕食、寄生、共生、合作等各种方式，这些相互关系只要影响到基因频率改变和所包括相关原因，都应该有进化价值。在生物变异分析时，还应该将可遗传变异和非遗传变异区分开来。,分子进化中性学说,中性突变和遗传漂变不会发生选择和适者生存情况。,渐变性进化外，还存在跳跃式进化,灾变需要幸存下来个体需要有更大变异。跳跃式进化能够解释物种以上单元起源与进化问题。,26/27,1953年，Miller依据原始地球还原大气条件设计了一套密闭循环试验装置，模拟和验证了非生命有机分子在原始地球环境中生成生物分子结构单元化学动力学过程。Oparin团聚体学说，Fox微球体学说和以后脂球体模型为认识生命起源和了解最早生命形式提供了主要依据。这些原始生命体都显示出生命一些基本特征。原始生命体系内代谢系统在自然选择作用下也经历了由简单到复杂漫长进化过程。最原始生命形式应是异养，自然选择压力促进了光合作用进化，最终产生出光能自养细胞。繁殖、蛋白质合成和代谢三者之间在特殊环境条件下协同进化，加深了遗传系统与代谢系统偶联。1859年，Darwin发表物种起源，进化论压倒了神创论。自然选择是进化论关键。物种不不过生物分类单元，更是遗传生殖和进化单元。地理隔离造成生殖隔离，生殖隔离造成新种形成，这一过程合理地解释了物种形成机理问题。综合进化论、分子进化及中性学说、跳跃式进化等研究促进了生物进化理论发展。,本章摘要,27/27,