《普通生物学》生物的起源与进化课件.ppt
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1、第 九 章 生物的起源与进化,1,PPT课件,(一)有关生命起源的假说,(1)神创论上帝创造万物,最后造成人。 它将生命起源这一科学命题划入神学领域,是不科学的。(2)灾变论每一次灾变后,旧生物被毁没,新 的生物又被上帝重新创造出来。(3)自然发生论生物是从非生物环境中自然发生出来的。 如:腐草化萤、腐肉生蛆、淤泥生鼠,一.生 命 的 起 源,2,PPT课件,(4)宇生论地球上生命来自宇宙空间别的星球。,(5)广为接受的生命起源学说 新的自然发生学说:,1924年苏联生物学家奥巴林发表专著。生命起源大约发生在距今4535亿年间。,3,PPT课件,神创论,一次创造论: 世界上各种各样的生物,包括
2、所有植物和动物都是上帝(神)在最初一次就造好放在地球上的,它们永远不变、一代一代地繁衍下来。 连续创造论: 世界上各种各样的生物是一次又一次不断地被神创造的,因此造成了地球上过去的物种与现代物种的差别。 19世纪中叶以前,神创论或称特创论一直占据着生物学的主导地位。英国牛津大学的一位副校长兼牧师John Lightfoot (29 3 1602 6 12 1675)甚至根据旧约记载还推测出上帝创造地球和造人的准确时间,公元前4004年10月23日上午9时。,4,PPT课件,5,PPT课件,自然发生论,生命随时可以从非生命物质直接产生出来。 如:腐草化萤、腐肉生蛆、淤泥生鼠直到17世纪,人们逐渐
3、相信较大的生物不能自发,认为小生物可以自然发生的,其他生物则是从这些小生物进化而来。,6,PPT课件,1860年巴斯特提出,肉汤的污染是由于瓶外空气中的微生物进入烧瓶,才使肉汤中出现了大量的微生物。 所有生物只能来源于生物,从非生命物质中绝对不可能自发的产生出新的生命个体。,7,PPT课件,关于生命起源的两种推测,地球上的生命可能来源于宇宙中其它星球。在地球形成初期特殊的原始大气环境下,非生命的有机分子经过长期的化学演化,逐渐形成了最简单的生命形式。,8,PPT课件,(二)生命的起源和演化过程,(1)前生物期或化学演化期。(2)复制“个体”(细胞)的自组织时期。(3)个体物种的进化期。 长期以
4、来,人们关注的是第(3)期,成果也最多,但对化学进化到生物进化期至今还未能从历史的角度和演化的观点来揭示非生命和生命之间的关系。,从逻辑上看可分为三个时期:,9,PPT课件,(1)前生物期或化学演化期,早期出现的原核生物化石和后来出现的真核生物化石,10,PPT课件,11,PPT课件,地球物质的浓缩、放射性物质、火山活动,形成了原始的大气。大气中的各种成分(水蒸气、氢气、氨、甲烷、二氧化碳和硫化氢等)一般不易消失,为有机物的积累创造了条件。原始地球上的热能、太阳能、放电等形成的能量为生物的化学演化提供了必要条件。宇宙射线、放射线,陨石冲击的能量也促进了生物的化学演化。,12,PPT课件,从前生
5、物的化学演化到最终产生最简单的生命形式包括4个阶段:,氨基酸、核苷酸等有机单体分子的非生命合成和积累-小有机分子合成。有机单体分子在非生物体系聚合成多聚体;即形成核酸、脂类、蛋白质等生物大分子-生物大分子合成。非生物过程产生的多聚体整合成为多分子体系。代谢与遗传体系的形成和演化最终产生出最简单的生命形式-原始细胞形成。,13,PPT课件,氨基酸、核苷酸等有机单体分子的非生命合成和积累,假定当时大气圈是含有大量氢气的高度还原条件,大气中的氮或一氧化碳与氢反应,生成大量的甲烷和氨,并与原始大气中的水蒸气混合,经过模拟火花放电过程,经过一周,从模拟实验体系中可以分离包括包括5种氨基酸在内的多种生物分
6、子。,正负电极,1953年Stanley Miller,14,PPT课件,无机分子生成有机分子,甲烷、氨、硫化氢、氰化氢、水蒸汽等等 紫外线 太阳辐射 提供能量 闪 电 火山爆发 合成一些简单的 光、热 雷鸣电闪 有机化合物 有机酸、氨基酸、核苷酸、单糖、脂类等等,15,PPT课件,有机单体分子在非生物体系聚合成多聚体,即形成核酸、脂类、蛋白质等生物大分子,在原始海洋的岸边、岩石、粘土的表层或像湖泊样的小水体中,氨基酸、核苷酸等有机小分子沉积,吸收能量,通过溶液聚合或浓缩聚合的方式生成原始的蛋白质、核酸等生物大分子。 原始汤的形成.,16,PPT课件,多聚体整合成多分子体系 A.蛋白质起源学说
7、:,奥巴林的团聚体学说 生物大分子主要是蛋白质溶液和核酸溶液,混合在一起时,可形成团聚体小滴,这就是多分子体系,它具有一定的生命现象。 白明胶(蛋白质)阿拉伯胶(多糖) 团聚体(小滴),混合,17,PPT课件,团聚体的最大特征是能通过它的外膜选择性吸收周围的物质,并且在其内部发生酶促反应;如团聚体可以完成将1-磷酸葡萄糖转化为淀粉的代谢反应,18,PPT课件,福克斯的微球体学说,最初实验: 类蛋白质 微球体 浓缩,19,PPT课件,福克斯的微球体学说,将浓缩干燥的氨基酸在水中溶解形成的类蛋白球状小体与核酸加热浓缩形成的胶质小体,表面具有双层膜,可以选择性吸收介质中类蛋白而生长和繁殖,体现了某些
8、生命的特征。,20,PPT课件,B.核酸起源学说: 生命和非生命之间最大差别是复制,大多数生物细胞靠DNA的自我复制在细胞世代间传递遗传信息,DNA将信息转录给RNA,以RNA为模板翻译成蛋白质,包括各种酶类。 少数RNA病毒靠RNA自我复制传递信息。 核酶的出现是核酸起源学说的重要证据,虽然团聚体、微球体还不是真正意义上的细胞,但是,无论哪一种多分子体系(团聚体或微球体),都显示了原始生命的特征。,21,PPT课件,NA不仅有传递遗传信息和指导蛋白合成的功能,而且可以承担酶的功能,22,PPT课件,代谢与遗传体系的形成和演化,生命现象的本质特征是不断地与环境进行物质和能量交换,原始生命体系通
9、过它的外膜有选择性的吸收周围的物质,并且在其内部发生酶促反应。 对于原始的生命系统,自然选择继续发挥作用,导致生命的代谢体系逐渐复杂以适应变化的环境,并更高的从环境中获得物质和能量。,酶X,23,PPT课件,(2) 从原始生命进化到原始细胞,出现原始的细胞膜 原始祖细胞类似于今天的小的支原体。当今的支原体没有细胞壁,其外围是细胞膜,细胞质中只有核糖体,只含DNA、RNA和多种蛋白质。它除了可以在细胞中寄生外,也能在无细胞系统的培养基中生长、繁殖。体积相当于病毒大小,为细菌的1/1000,直径约0.1m。 原始细胞生活在有原始海洋浓缩形成的富含有机分子的原始汤中,24,PPT课件,从原始生命进化
10、到原始细胞,RNA复制周期转录出第一批多肽,多肽作为原始的酶帮助RNA复制,在前细胞中多肽作为原始的酶帮助RNA复制,25,PPT课件,3 真核细胞的起源,1970年,Lynn Margulis出版了一书,提出了真核细胞起源的内共生学说。,26,PPT课件,内共生学说,原始厌氧原核细胞 吞食需氧菌 细胞膜多重内褶 原核复合生物 内褶形成内质网、核膜等 (共生关系)被吞食的原核生物 演变为细胞器 真核植物 细菌 线粒体 真核动物 真核细胞 真菌 蓝藻 叶绿体 某些原生生物,27,PPT课件,28,PPT课件,生物从共同祖先由低级到高级,由简单到复杂逐步分化演变的过程。 生物的某一种群在一定历史时
11、期内形成的遗传变异的累积和表性特征的改变叫进化(evolution)。 进化含有连续变化的意思,而这种变化又带有定向的成分,进化即朝一定方向变化的趋势。,二、生物的进化,29,PPT课件,现代进化生物学理论,宏观进化:种和种以上类群的进化,微观进化:在比较短的时期内出现的基因频率的变化。通常指种内的进化,最终可导致亚种形成。,正是许多的微观进化,伴随着地球历史的演变,构成了生物进化的历程,产生了现今地球上丰富多彩的生命形式.,30,PPT课件,一个多世纪以前,达尔文发表了物种起源,提出了自然选择学说并创立了生物进化论。 达尔文的进化论被恩格斯称为19世纪自然科学三大重要发展现之一。,(一)达尔
12、文与进化论,31,PPT课件,1776年,Buffon:不同物种可能有共同祖先,注意到高繁殖率与大量夭折死亡相关;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。同时,古生物化石的研究也被引入了地质学,为进化理论提供了基础;Darwin的祖父也提出了生物进化的可能性,但没有拿出足够令人信服的证据,或由于各种时代的局限,进化论并没有被确立起来,神创论所占据的主导地位一直没有被动摇。,(一)进化思想的源流,32,PPT课件,贝格尔号探险航行:1831年12月27日从英国德文港起锚远航,先后到达佛得角群岛,穿过麦哲伦海峡、越过安第斯山脉、经家帕格斯群岛,再
13、到新西兰、澳大利亚,最后从毛里求斯经好望角回到英国;1836年10月2日法尔茅斯靠岸,历时近5年。,33,PPT课件,达尔文在考察中,发现了大量的动植物标本。回到英国,花了大量时间整理标本和笔记,生物进化的思路逐渐清晰起来。意识到所有动物和植物最初都是有一个共同祖先进化而来。达尔文进一步认识到,每一物种的个体从出生以来,就面临着生存竞争;生物之间生存竞争的结果使各种生物在自然界中保持适当的数量,同时向着更加适应于环境的方向变化;生存竞争和适者生存为达尔文的自然选择学说的形成提供了依据。,34,PPT课件,1.古生物进化的证据化石 化石是古代埋藏在地层中的动、植物遗迹。 如:石化的躯体、躯体印痕
14、、足迹、排遗物粪便等。 琥珀和深冻猛犸与化石一样,也是研究生物进化的好材料。,(二)生物进化的证据,35,PPT课件,始祖鸟化石:前肢已演化成翅,仍有爪,有牙齿,含 多节尾椎骨的长尾巴,36,PPT课件,始祖鸟化石和恐龙化石相比,37,PPT课件,化石记录显示,越老的地层,生物形态越简单;越新的地层,生物形态越复杂。,中生代:250m,古生代: 590m,新生代:65m,显生宙:0.6b,38,PPT课件,地质历史及其中的化石记录雄辩地证明,生物是进化的,复杂的生物是从简单的生物进化来的,陆生生物是从水生生物进化来的。,39,PPT课件,2.比较解剖学证据,同源器官 homologue org
15、an 是指具有不同的功能和外部形态,但却有相同的基本结构的器官。 如:蝾螈和鳄的前肢;鸟类的翅和哺乳类 的前肢以及人的手臂。 同源器官在构造及发育上的一致性说明这些动物起源于共同的祖先,具有相似的遗传基础。,40,PPT课件,3.胚胎学证据,从鱼类、两栖类、爬行类、鸟类到哺乳类和人,它们的早期胚胎很相似,都具有鳃裂和尾。这说明脊椎动物也具有共同的祖先,它们均来自用鳃呼吸、有尾的水栖动物祖先,而人类则是从有尾的动物发展而来的。 前提假设: 个体的发育过程是物种进化过程的重演,41,PPT课件,鱼 蝾螈 龟 鸡 猪 牛 兔 人,脊椎动物胚胎外形比较,42,PPT课件,亲源关系相近的生物在它们发育过
16、程中有相似的发育阶段。(重演),43,PPT课件,4.分子生物学证据,遗传密码的通用性说明,自然界所有生命形式都是相互关联的。,亲源关系近的生物,其DNA或蛋白质有更多相同性。反之亦然。,44,PPT课件,例:人类与其他几种脊椎动物血红蛋白多肽 链的氨基酸序列差别,人猴子:8人鼠 :30人八目鳗:125,45,PPT课件,5.免疫学证据,根据抗原抗体沉淀反应的强弱程度,确定不同生物之间的亲疏关系。验证了人和黑猩猩、大猩猩的关系最近,和猕猴的关系最远。,46,PPT课件,(三)进化学说(进化理论),1.神创论 18世纪瑞典植物学家林奈(Linne,1707 1778),创立了现代生物分类学的基础
17、。 但他按照旧约创世纪的记载,认为人是上帝创造的。“上帝一开始创造了多少不同的形式,现在就有多少物种”。,47,PPT课件,2.灾变论,居维叶(Curier,17691832),他证明了从两栖类到人类的四肢骨骼都相似。 他把生物化石的变化与环境的灾变联系在一起,认为生物的改变是突然发生的,是整体地消灭和整体地重新被创造的。他反对一个物种从另一个物种演变而来的思想。实际上,居维叶是以上帝的多次创造代替一次创造而已。,48,PPT课件,3.获得性状遗传学说,法国拉马克(Lamarck,17441829),科学进化论的创始者。 他承认物种是进化的,认为生命是连续的,物种是变化的,环境改变是物种变化的
18、原因,环境是物种进化的决定性因素。,49,PPT课件,主要思想: “用进废退”或称“获得性状遗传学说”。 即生物在环境的直接影响下,经常使用的器官逐渐发达,不使用的器官 逐渐退化,这种后天获得的性状可以遗传下去。 环境条件的变化决定了变异的方向,因此称作“定向变异”,同时定向变异又是生物对环境的一种适应,即变异适应,称为“一步适应”。,50,PPT课件,4.自然选择学说(达尔文主义), 英国博物学家华莱士(Wallace),1858年提出了生物进化的见解,和达尔文结论如出一辙。 英国人达尔文(18091882),22岁就到“贝格尔号”作环球旅行,5年间(18311836)他收集了大量的动植物资
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