生命起源與演化(通16)

1、十、物種的起源與進(jìn)化十、物種的起源與進(jìn)化6. 絕滅與進(jìn)化絕滅與進(jìn)化常規(guī)絕滅與集群絕滅常規(guī)絕滅的原因內(nèi)在原因：物種的適應(yīng)性（多態(tài)性）問題外在原因：環(huán)境因素（資源、生存條件）集群絕滅的原因環(huán)境的巨變生物內(nèi)部的原因十、物種的起源與進(jìn)化十、物種的起源與進(jìn)化6. 絕滅與進(jìn)化絕滅與進(jìn)化絕滅的進(jìn)化意義絕滅為新種類生物的產(chǎn)生或發(fā)展提供了空間和資源絕滅是生物進(jìn)化中的一種正?，F(xiàn)象，同時(shí)也是不可避免的人類活動(dòng)造成的絕滅是否等同于生命史中的絕滅事件？十一、生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化（演化）十一、生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化（演化）1. 生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)的概念生物生物生物生物環(huán)境環(huán)境能量能量物質(zhì)物質(zhì)十一、生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化（演化）十一、生態(tài)系

2、統(tǒng)的進(jìn)化（演化）2. Gaia（蓋婭）學(xué)說（蓋婭）學(xué)說James Lovelock (1919-) 在20世紀(jì)70年代提出的一個(gè)假說，Lynn Margulis對(duì)其發(fā)展也有不少貢獻(xiàn)Gaia一詞源于希臘文，有大地之神的意思Gaia（蓋婭）學(xué)說（蓋婭）學(xué)說地球作為一個(gè)整體，是太陽(yáng)系中的一個(gè)最大的生物體（superorganism, Lovelock把其命名為Gaia）地球上的整個(gè)生物圈就像我們所熟知的生物個(gè)體調(diào)節(jié)其體內(nèi)環(huán)境那樣，不停地調(diào)節(jié)著地球的大氣與海洋中各種化學(xué)成分的比例，使環(huán)境能適合地球上所有生物生存的需要Gaia（蓋婭）學(xué)說（蓋婭）學(xué)說地球的生物圈是在主動(dòng)地調(diào)節(jié)環(huán)境，而不是在被動(dòng)地適應(yīng)環(huán)境

3、，因而像生物個(gè)體存在著生理過程那樣，地球也存在著可以稱為“地球生理”（geophysiology）的過程Gaia（蓋婭）學(xué)說（蓋婭）學(xué)說現(xiàn)代天文學(xué)的研究表明，地球的鄰居金星在剛形成時(shí)，各方面的狀況都與當(dāng)時(shí)的地球很相似而現(xiàn)在，金星的大氣97%都是二氧化碳，其余的主要為氮?dú)?，氧氣的含量不?.4%；地球的大氣則是78%為氮?dú)猓?1%為氧氣，二氧化碳的含量只有0.03%，此外還有少量其他氣體金星上由于沒有形成生命，因此其演化只能遵循物理學(xué)的熵增定律，即只能逐漸演變達(dá)到一種穩(wěn)定的化學(xué)平衡狀態(tài)；而地球卻由于有生命的存在，其大氣圈受到生命的影響甚至控制，從而可以發(fā)展成目前的狀態(tài) Gaia（蓋婭）學(xué)說（蓋婭

4、）學(xué)說對(duì)調(diào)節(jié)地球環(huán)境起重要作用的地帶是海洋的大陸架區(qū)域，以及陸地上的沼澤地帶、熱帶森林等，這些地帶都有很多浮游生物或大量進(jìn)行光合作用的植物有研究表明，海洋中的浮游生物確是可以影響地球的全球性氣候地球有了生命以后，雖然經(jīng)歷過多次大災(zāi)難，但生命始終沒有完全絕滅，而且每次大災(zāi)難后，生命都能比較迅速地恢復(fù)過來(lái)并得到新的發(fā)展如果地球上的所有生命不是作為一個(gè)整體的話，那么是很難有這種復(fù)蘇能力的生物圈自我調(diào)節(jié)的例子生物圈自我調(diào)節(jié)的例子Cloud condensation nucleiDMS (dimethylsulphide)Phytoplanktons光照光照光合作用光合作用云云氣溫氣溫DMS云云DMS（

5、產(chǎn)量與光合量成正比）Gaia（蓋婭）學(xué)說（蓋婭）學(xué)說Gaia學(xué)說近年來(lái)越來(lái)越受到重視，雖然地球不能完全等同于一個(gè)生物體，也未能證實(shí)生物確是為了其生存而調(diào)節(jié)著地球的環(huán)境，但Gaia學(xué)說能使我們以新的眼光、從新的角度去看待地球上的生命，看待生命與非生命的關(guān)系Gaia這一概念現(xiàn)在已被比較普遍地使用著，不但用來(lái)指地球上的生命整體，而且也用來(lái)指其他生物結(jié)構(gòu)層次上的和諧統(tǒng)一體Gaia（蓋婭）學(xué)說（蓋婭）學(xué)說Gaia學(xué)說對(duì)研究生物進(jìn)化是很有意義的該學(xué)說把地球上的生命看作是一個(gè)整體，因而生物圈中的所有生物是作為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)化的各種生物之間的進(jìn)化相互關(guān)聯(lián)， 并有一種協(xié)調(diào)性和統(tǒng)一性十一、生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化（演化）十一

6、、生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化（演化）3. 生態(tài)系統(tǒng)的演替與演變生態(tài)系統(tǒng)的演替與演變演替：較短時(shí)間尺度上的生態(tài)學(xué)現(xiàn)象十一、生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化（演化）十一、生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化（演化）3. 生態(tài)系統(tǒng)的演替與演變生態(tài)系統(tǒng)的演替與演變演變（進(jìn)化）：地質(zhì)時(shí)間尺度上的變化環(huán)境的不可逆變化和生物進(jìn)化是驅(qū)動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化的基本因素災(zāi)變式的進(jìn)化：環(huán)境重大變化、大絕滅等造成漸變式的進(jìn)化：常規(guī)絕滅與新種產(chǎn)生等造成十一、生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化（演化）十一、生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化（演化）4. 生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化趨勢(shì)生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化趨勢(shì)能量利用及轉(zhuǎn)換效率增加，初級(jí)生產(chǎn)力增加，生物量與初級(jí)生產(chǎn)之比增加生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜程度增加，物種多樣性增加，物種間生態(tài)關(guān)系復(fù)雜化十一、生態(tài)

7、系統(tǒng)的進(jìn)化（演化）十一、生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化（演化）4. 生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化趨勢(shì)生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化趨勢(shì)生物圈擴(kuò)大（生態(tài)系統(tǒng)占據(jù)的空間擴(kuò)大）深海海底，淺海有光帶，海表層，陸地及陸上水體和空中物種占據(jù)的小生境（生態(tài)位）由不飽和到飽和種間競(jìng)爭(zhēng)加劇物種的絕滅速率和形成速率均增加十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)1. 人類的起源人類的起源從科學(xué)的觀點(diǎn)看，人類與其他生物一樣，與親緣關(guān)系較近的物種共祖人與類人猿有共同祖先人與黑猩猩的蛋白質(zhì)的序列相似性達(dá)99%十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)1. 人類的起源人類的起源化石依據(jù)人科化石動(dòng)物在世界各地均有發(fā)現(xiàn)，最早的可能生存于近1000萬(wàn)年

8、前比較肯定的是南方古猿（Australopithecus，400 100萬(wàn)年前生存于非洲），有非洲南猿（A. africanus）、粗壯南猿（A. robustus）、阿法南猿（A. afarensis）等十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)1. 人類的起源人類的起源化石依據(jù)阿法南猿可能是人類的直接祖先，先進(jìn)化為能人（Homo habilis），再經(jīng)歷直立人（Homo erectus）階段發(fā)展到智人（Homo sapiens）人類的起源與進(jìn)化并不是一個(gè)單線系，而是有分支、有絕滅的復(fù)雜譜系十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)1. 人類的起源人類的起源起源地非洲（有

9、較多化石支持該觀點(diǎn)）亞洲（也有不少化石依據(jù)）分子證據(jù)人類的線粒體祖先（Mitochondrial Eve）的提出Mitochondrial Eve1987年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校Allan Wilson等人通過應(yīng)用分子進(jìn)化研究的方法，分析、比較了世界上有代表性的人類種族的線粒體DNA部分序列，發(fā)現(xiàn)非洲種族的人類個(gè)體之間的線粒體DNA差異特別大由于DNA變異得越多，要積累這些變異所需的時(shí)間就越長(zhǎng)，因此線粒體DNA的這種狀況就說明人類生活在非洲的時(shí)間最長(zhǎng)，即起源于非洲Mitochondrial EveAllan Wilson等人通過進(jìn)一步分析、計(jì)算，得出現(xiàn)代人類的“線粒體祖先”是距今有20

10、萬(wàn)年左右的一個(gè)個(gè)體由于線粒體只從母親傳給后代，所以這個(gè)“線粒體祖先”也應(yīng)是女性為了便于人們接受這一結(jié)論，他們稱這個(gè)非洲的線粒體祖先為“線粒體夏娃”Mitochondrial Eve“線粒體夏娃”假說并非指人類都是源于唯一的一個(gè)女性，而是指現(xiàn)代人類的線粒體DNA都源于人類的其中一個(gè)女祖先由于線粒體在母系傳遞的過程中會(huì)“丟失”，如一個(gè)女性沒有留下后代或只有男性后代，都會(huì)造成她的線粒體不再遺傳下去，因此是有可能在所有的女祖先中，只有一個(gè)幸運(yùn)的女祖先的線粒體及其DNA能留傳至今Mitochondrial Eve“線粒體夏娃”假說很快在科學(xué)界和輿論界傳播開來(lái)，并得到不少人，特別是認(rèn)為人類起源于非洲的科學(xué)

11、家的支持然而有人發(fā)現(xiàn)在有關(guān)的數(shù)據(jù)分析中有一些漏洞，通過重新分析有關(guān)數(shù)據(jù)，得出了一些不同的結(jié)果，從而對(duì)人類的祖先是否在非洲、“線粒體夏娃”是否曾經(jīng)存在等問題提出了異議 Mitochondrial Eve線粒體夏娃”到底是現(xiàn)實(shí)還是神話，還有待今后的分子進(jìn)化研究來(lái)揭曉進(jìn)一步的工作有對(duì)各種族的線粒體DNA全序列進(jìn)行分析比較（population genomics）十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)2. 生物學(xué)進(jìn)化與文化進(jìn)化生物學(xué)進(jìn)化與文化進(jìn)化文化進(jìn)化是比生物進(jìn)化更高一級(jí)的進(jìn)化文化是由社會(huì)結(jié)構(gòu)形式、法律和習(xí)俗、宗教和倫理傳統(tǒng)、教育規(guī)范、語(yǔ)言、科學(xué)、藝術(shù)、技術(shù)與發(fā)明創(chuàng)造等組成，是人類特有

12、的文化進(jìn)化包括人類的智力發(fā)展、人類與地球上其他生物的關(guān)系的發(fā)展變化，當(dāng)然還包括人類社會(huì)形態(tài)的發(fā)展、新文化與新文明的形成、傳播和滅絕等，以及由此而引起的對(duì)整個(gè)宇宙發(fā)展的影響十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)2. 生物學(xué)進(jìn)化與文化進(jìn)化生物學(xué)進(jìn)化與文化進(jìn)化文化進(jìn)化與生物學(xué)進(jìn)化具可比性可遺傳性（遺傳信息庫(kù) vs. 文化信息庫(kù)）可變化性（可選擇性）可發(fā)展性gene vs. meme（meme指文化中的精神、思想和信息方面的抽象結(jié)構(gòu)或觀念）十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)2. 生物學(xué)進(jìn)化與文化進(jìn)化生物學(xué)進(jìn)化與文化進(jìn)化文化進(jìn)化的速度高于生物進(jìn)化的速度文化的傳播要比基因的傳播快得多十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)十二、生物進(jìn)化與人類的未來(lái)3. 基因工程、進(jìn)化工程與生物進(jìn)化基因工程、進(jìn)化工程與生物進(jìn)