生命科学与健康-第05章-生命起源、进化.ppt
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1、第五章 生命的起源、进化,第一节 生命起源的几种假说,一 神创论,二 自然发生学说(spontaneous generation),三 宇生论(cosmozoa theory),四 从化学进化到生物学进化,超循环组织(hypercyclic organization)模式,阶梯式过渡模式,小分子 组织化危机 杂聚合物 杂聚合物 复杂性危机 多核苷酸 多核苷酸 适应危机 分子准种 分子准种 信息危及 超循环组织 超循环组织 基因型与表型区分 分隔结构 分隔结构 能量危机 细胞生命,第二节 人类起源,一 南方古猿(Australopithecus),出现于400100万年前,脑容量大小范围在500
2、 ml左右。,二 能人(Homo habilis),出现于200175万年前,脑容量大小范围在600 ml左右。,三 直立人(Homo erectus),出现于20020万年前,脑容量大小范围在941 ml左右。,四 智人(Homo sapiens),出现于25万年前,脑容量大小范围在1335 ml左右。,关于人类起源小结,人类起源-英 理查德利基上海世纪出版集团2007年9月第1版ISBN 978-7-5323-8949-0,最初的人,人类学家早就为智人的特殊品质,诸如语言、高超的技巧以及对伦理道德判断的能力所吸引。但今年来人类学中最有意义的改变之一是认识到,尽管有这些品质,但我们与非洲的猿
3、类确实有着最密切的关系。1859年达尔文在他的物种起源一书中小心地避免把进化的含义引申到人类。在该书以后的版本中,他含蓄地加了一句:“人类的起源和历史,也将由此得到许多启示”。,随后在1871年出版了另一本书人类的由来中,他对这句话作了详细的阐述。在论述当时还是一个敏感的问题时,他有效地建立了人类学理论结构中的两个支柱:,首先必须是人类在那里最早出现(最初很少有人相信他,但他是正确的);其次是有关人类进化的方式。达尔文的人类进化方式的论点,长期统治着人类学这门学科,直到最近几年才证明是错误的。,达尔文说,人类诞生地是非洲,他的理由很简单:“在世界上没一个大的区域里,现存的哺乳动物都与在同一区域
4、产生的物种关系密切。非洲现生存有大猩猩和黑猩猩两种猿。因此,非洲过去可能生存有与它们密切相关的绝灭的猿类,而现存的两种非洲猿是人类最近的亲属,因而我们早期的祖先更可能是生活在非洲,而不是其他地方”。我们必须记住,当达尔文写这些话的时候,在任何地方都没有发现早期的人类化石,他的结论完全是根据理论得出的。在达尔文有生之年,唯一已知的人类化石是欧洲的尼安德特人,这是代表人类史上较晚时期的化石。,达尔文在人类的由来一书中提出的另一个重要结论是人类的特征是:两足行走,技能和扩大的脑是协调地产生的。他写道:“如果人的手和臂解放出来,脚更稳固地站立,这对人类是有利的话,那么有理由相信,人类的祖先愈来愈多地两
5、足直立行走对他们更加有利。如果手和臂只是习惯地用来支持整个体重或者特别适合于攀树,那么手和臂就不能变得足够完善以制造武器或有目的地投掷石块和矛。”达尔文论证,这些使用武器、两足行走的动物扩大了紧密的社会交往,这就要求有更高的才智。我们的祖先愈聪明,他们的技术和社会就愈复杂,这反过来又要求有更高的才智,如此等等。,每一性状的进化都反馈至其他的性状。这种相互联系的进化理论为人类起源提供了一幅很清晰的图景,从而成为人类学这门学科发展的核心。根据这幅图景,人类物种起源时不只是一种两足行走的猿,他已经具有了智人的若干性状。这种思想有着非常强的说服力,以致人类学家们能够在很长时期内围绕它形成有说服力的假说
6、。但是这幅图景并不科学,如果从猿到人的进化分化既是突发的,又是古远的,那么,在我们与自然界之间就存在着很大的一段距离,这种观点对深信智人是一种根本上特殊的生物的人来说,可能是一种安慰。,科学家们,像华莱士和布鲁姆,在两种相反的力量中挣扎着,一方面是理智,另一方面是情感。他们接受人是自然界通过进化过程而最终产生的事实,可是他们又相信人类的基本灵性精神或超自然的本质,从而引导他们去构建人类特殊性的对进化的解释。1871年达尔文提出的描述人类起源中各特征协同产生的“一揽子”论点,为他们的解释提供了合理性。虽然达尔文并没有援引超自然的干预,但他的进化图景使人类在刚刚开始时便明显地不同于一般猿类。,事实
7、上从考古记录便可看出达尔文假说没有适当和具体的证据。如果达尔文的一揽子论点是正确的,那么我们可以期望从考古化石记录上看到两足行走、技术和增大的脑子同时出现。可是我们没有看到这种情况。因此,就史前记录的一个方面,就足以表明这种假说是错误的:即没有发现石器的记录。石器不像骨骼,骨骼难以被石化,而石器实际上是不会被破坏的。因而史前记录的极大部分都是石器,它们是从最简单的技术开始向复杂的技术发展的证据。脑的扩大和制造石器与人类起源时间不同的事实,促使人类学家从另一方面重新考虑人类起源的问题,结果是最新假说出自生物学方面而不是文化方面。,从这样的理解出发,人类学家们在说明人类起源时又把注意力重新集中到两
8、足行走的起源。两足行走的形成,不仅是一种重大的生物学上的改变,而且也是一种重大的适应改变。所有两足行走的猿都是“人”。这并不是说,最早的两足行走的猿的物种已具有某种程度的技术、智慧或者人类的人和文化素质。是什么进化因素促使一个非洲的猿采取这种新的行动方式?我们如果追溯1500万年前的非洲,我们就可能见到在那里从西到东覆盖着一片森林,居住着形形色色的灵长类,包括很多种类的猴和猿。与今天的情况相反,那时猿的种类远远超过猴的种类。,可是在其后的几百万年里,那里的环境发生了变化,致使生物也发生了相应的变化。那时,非洲大陆东部下面的地壳,沿着从红海经过今天的埃塞俄比亚、肯尼亚、坦桑尼亚等地一线裂开,结果
9、埃塞俄比亚和肯尼亚的陆地像起泡那样地上升,形成海拔270米以上的大高地。这些高大的隆起不仅改变了非洲的地貌,而且也改变了非洲的气候。以前从西到东的一致的气流被破坏了,隆起的高地使东部的地面成为少雨的地区,丧失了森林生存的条件。连续的森林覆盖开始裂断成一片片的树林,形成一种片林、疏林和灌木地镶嵌的环境。空旷的草地很少。,大约在1200万年前,持续的地质构造力量使这里的环境发生了进一步的变化,形成叫做大裂谷的从北到南的一条长而弯曲的峡谷。大裂谷的存在产生了两种生物学效应:,形成了妨碍动物群东西交往的无法超越的屏障;更进一步促进了一种富于镶嵌性的生态环境的发展。,法国人类学家伊夫柯盘斯(Yves C
10、oppens)认为这种东西向的屏障对于人和猿的分道扬镳的进化是关键性的。他认为:“由于环境的力量,人和猿的共同祖先的群体本身就分开了。这些共同祖先西部的后裔致力于适应生活在湿润的树丛环境。这些就是猿类。相反,这些共同祖先东部的后裔,为了适应它们在开阔的环境中新的生活,开创了一套全新的技能。这些就是人类”。柯盘斯称这种情景是“东边的故事”。,人类学家倾向于从两个方面来考虑两足行走在人类进化中的重要性。一个学派强调上肢的解放使之能携带东西;另一个学派则着重两足行走是能效更高的行动方式的事实,而把携带东西的能力看作仅仅是直立姿势的一种偶然的副产品。如果我们能访问700万年前的非洲,去观察最早人类的行
11、为,那我们看到的模式,更像研究猿猴行为的灵长类学家所熟悉的模式,而不是研究人类行为的人类学家所熟悉的模式。,最初人类的生活可能不像现代的狩猎-采集者那样由许多家庭集合成的游动群体,而是像稀树草原的狒狒那样。30个左右的人组成的群体,在一个大领域内以一种协调的方式搜寻食物,夜里回到安适的地方如悬崖下或树丛中去睡眠,成年女性和她们的子女是这个群体的大部分成员,只有少数几个成年男性。男性经常找寻交配的机会,其中占优势的个体成功的机会最多。未成年的和低级别的雄性大部分时间是在群体的外围,往往自己找寻食物。群体中的各个个体像人那样两足行走,但其他行为则类似稀树草原的灵长类。,他们面临着700万年以来的进
12、化,我们将看到这种进化类型是复杂的,也是很不确定的,因为自然选择是以来某时某地的环境而进行,而没有一个长远的目标。智人最后的确是作为最初人类的后裔出现了,但是这并不一定是必然的。,现代人的起源,人类进化过程中的四件大事,即大约700万年前的人科本身的起源;随后的两足行走的猿类物种的“适应辐射”;大约250万年前脑量开始增大,实际上即人属的起始;和现代人的起源。其中的第四件大事件,即像我们这样的人的起源是当前人类学中争论最激烈的问题。“像我们这样的人”,我的意思是指现代的智人,就是有鉴别和革新技术能力,有艺术表达的能力,又内省的意识和道德观念的人。,在我们钻研关于现代人起源之争的某些细节之前,我
13、们应该先指出较重大的问题。故事开始于200多万年前的人属的进化,以智人的最终出现作为结果。长期以来存在着两大类证据:一类证据是解剖学上的变化;另一类是人脑和手产生的技术的变化和其他表现形式。如果提供的证据是正确的,那么这两类证据应当阐明同样的人类进化历史的故事。它们应当显示在长时间内的同样类型的变化。这些传统的两方面的证据是几十年来人类学学术研究所取得的成就。近来又结合了第三类证据,即分子遗传学的证据。原则上遗传证据里隐藏有我们进化历史的各个重要的事件。而且,它讲述的故事应当与我们从解剖学和石制工具上所了解的相一致。,不幸的是,这三类证据之间并不和谐。虽然它们相互有联系,但没有一致的意见。尽管
14、有这样丰富的证据,人类学家还是认识到,重建进化历史常常面临着非常大的困难。我们需要做的事情是重建现代人的解剖和行为出现的进化模式。,第一种假说,被称为多地区进化假说,认为现代人的起源是包括整个旧大陆的事件,现代人出现于任何有直立人群体的地方。另一种可供选择的假说是现代人被看作是起源于一个地理区,而不是遍及旧大陆的一种进化趋势的产物。一群群现代智人由这个地区迁徙和扩布到旧大陆的其他地方,替代了那里的现代人以前的人群。这一假说有过几种名称,诸如“诺亚方舟假说”和“伊甸园假说”。最近又被称作“出自非洲假说”,因为撒哈拉以南的非洲被认为是第一批现代人最可能出现的地方。“分子遗传学”证据基本支持这一假说
15、,也称作“线粒体夏娃假说”。,关于现代人起源的第三方面的证据是分子遗传学,它是最不含糊的,也是最引起争论的。当现代人从非洲扩展到旧大陆的其余部分时,可能在某种程度上与当地已有智人前的人群杂交。“出自非洲假说”的大多数拥护者准备接受这样的可能性。这将承认从古代群体直到现代群体有某些遗传上的连续性。可是线粒体夏娃假说否定这一论点。按照这种假说,当现代人群体迁移出非洲和人数增加时,他们完全地取代了当地已有的现代人的群体。移民与当地人群之间的杂交即使存在的话,其程度也只是无穷小的。(电影亚当和夏娃),线粒体夏娃假说出自2个实验室的研究成果,即埃摩里大学的道格拉斯华莱士(Douglas Wallace)
16、及其他的同事的实验室和伯克利加利福尼亚大学的阿伦威尔逊(Allan Wilson)及其同事的实验室。他们仔细检查细胞内叫做线粒体的DNA。当来自母亲的卵子和来自父亲的精子融合时,变成新的胚胎,胚胎细胞的一部分线粒体只来自卵子,因此线粒体DNA只由母系遗传。,由于一些技术上的原因,线粒体DNA特别适合经过一代代的追溯去探究进化的过程。由于线粒体DNA是通过母系遗传的,因而追溯过程最后会导向一位单一的女性祖先。按照分析的结果,现代人可以追溯其祖先到大概15万年前住在非洲的一个女人(可是应当记住,这一女人是多达上万人的群体中的一个,她不是一个只与她的亚当在一起的夏娃)。,这种分析不只是指出现代人起源
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