生命起源與生物進化課件

第三章生命起源與生物演化1第一節(jié)生命起源與演化歷程第二節(jié)生物進化規(guī)律2第一節(jié)生命起源與演化歷程

一.生命起源

地球上有種類繁多的生物，植物約30萬種，動物約150萬種，微生物約10萬種。也有人認為地球上的生物應(yīng)為4~500萬種。3

這是多數(shù)學者的觀點，認為地球上的無機物在特定的物理化學條件下，形成了各種有機化合物，再經(jīng)過一系列的化學過程轉(zhuǎn)化為有機體。其過程大致可分為三個階段：

①有機化合物形成階段：原始海洋中的N，H等元素和H2O，CO，CO2，H2S，甲烷等無機化合物，在紫外線、電離輻射、高溫、高壓等一定條件下，形成氨基酸、核苷酸及單糖等有機化合物；（2）地內(nèi)（自然）起源論－化學進化論5

②生物大分子形成階段：氨基酸、核苷酸等有機化合物，在海洋中聚合成復雜的有機化合物，如蛋白質(zhì)、核酸--生物大分子；

③生命形成階段：多個生物大分子聚集，形成以蛋白質(zhì)和核酸為基礎(chǔ)的多分子體系—原生體，它具有初步的生命現(xiàn)象—從周圍環(huán)境中吸取營養(yǎng)，將廢物排出體外。

從此，生命開始從化學進化轉(zhuǎn)入生物進化階段，大量的化石記錄證實了生命是在地球上發(fā)生的，生物是隨地球的發(fā)展而演化的。6二.早期生物的發(fā)生和演化

保存于寒武紀以前的巖石中的化石記錄表明，早期生物演化經(jīng)歷了4次重大事件

（1）生命的出現(xiàn)：最早的生物化石出現(xiàn)于38億年前的地層中—南非無花果樹組（FigTree)燧石中的棒狀細菌和球狀細菌它們均為單細胞生物，其中球狀細菌直徑17～20μm.在澳大利亞發(fā)現(xiàn)35億年前的疊層石的絲狀體79

（3）真核生物的出現(xiàn)：以宏觀藻類的出現(xiàn)為特色，如我國17.5億年前串嶺溝組中發(fā)現(xiàn)的Vendotaenides（文德帶藻）

（4）后生動物的出現(xiàn)：

出現(xiàn)于6～7億年前。主要為軟軀體生物。以埃迪卡拉動物群為代表，是指Z后期出現(xiàn)的，主要由腔腸動物（67%水母、海鰓綱）、環(huán)節(jié)動物（25%）、節(jié)肢動物（似三葉蟲）（5%）組成的不具外殼的多細胞后生動物群。我國發(fā)現(xiàn)地點：鄂西、陜南、淮南、遼南和黑龍江。10前寒武紀的生命類型13800百萬年有機碳微結(jié)構(gòu)3500百萬年球狀細菌11環(huán)節(jié)動物腔腸動物700-600百萬年（埃迪卡拉動物群）環(huán)節(jié)動物前寒武紀的生命類型313埃迪卡拉動物群及復原圖14三顯生宙生物的演化顯生宙生物演化經(jīng)歷了兩大飛躍（1）動物界的第一次大發(fā)展

①小殼動物群的出現(xiàn)：震旦紀末期出現(xiàn)、寒武紀初大量繁盛，個體微小（1—2mm），具外殼的多門類海生無脊椎動物群。包括軟體動物門中的軟舌螺、單板類和腹足類，腕足類以及分類位置不明的類型。

意義：第一個帶殼生物群，寒武紀（古生代）的起點15②澄江動物群的出現(xiàn)

寒武系底部繼小殼動物群之后出現(xiàn)的第一個無殼和具殼的混生化石群。包括三葉蟲、水母、蠕蟲類、甲殼綱及分類位置不明的節(jié)肢動物、腕足類、藻類及魚形動物意義：是寒武紀初期生物大爆發(fā)的典型代表。17

澄江動物群18昆明魚?？隰~1921②動物的發(fā)展

在晚泥盆世，出現(xiàn)了魚類向兩棲類的演化，動物完成了登陸的使命。以出現(xiàn)總鰭魚類為代表，具有強大的肉鰭，當水體干枯時，可用肉鰭爬行。C演化為兩棲類。22232526第一節(jié)生命起源與演化歷程第二節(jié)生物進化規(guī)律29（二）生物進化的途徑與原因

物種是進化的單元，也是繁殖后代的單元。進化的過程是物種不斷演變的過程，新種不斷出現(xiàn)，舊種不斷絕滅。物種形成就是指新種的形成。第二節(jié)生物進化規(guī)律30一、遺傳

遺傳是生物通過繁殖作用不斷的傳衍后代，它是生物進化的基礎(chǔ)。遺傳具有穩(wěn)定性，同時又具有可變性。

物質(zhì)基礎(chǔ)——細胞核中的染色體

基因——染色體上有一種決定性狀發(fā)育的物質(zhì)，基因主要由去氧核糖核酸(DNA)組成，每個去氧核糖核酸分子又由許多去氧核苷酸單體組成。31二、變異

變異是同種個體之間的微小差異。同一物種的個體之間總會有一些差異，決不會有兩個完全一樣的個體，這就說明變異是一切生物普遍具有的共同特征。32

遺傳的奧秘在于DNA分子中堿基序列的變化。主要有以下三種：

（1）基因重組（2）基因突變（3）染色畸變33特征（1）變異是相關(guān)的，有機體的一部分發(fā)生變異，也會引起其他部分發(fā)生變異，如長頸鹿。（2）變異有遺傳的，也有不遺傳的，只有遺傳的變異才能對進化起作用。（3）變異不僅表現(xiàn)在外部形態(tài)上，而且表現(xiàn)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上。34遺傳與變異的關(guān)系

在生物進化過程中，變異是一種創(chuàng)造性因素，遺傳是一種穩(wěn)定性因素。

沒有變異，生物只能產(chǎn)生相同的物種，進化無法進行；沒有遺傳，生物沒有相對穩(wěn)定性，不能成其種類，也不可能有進化

因此，遺傳和變異之間的相互作用是生物進化的基本動力。35三、隔離(1)地理隔離如華南虎和東北虎在體型大小、毛色深淺和毛的長短等方面都產(chǎn)生了明顯的差異，已形成了兩個地理亞種。36(2)生殖隔離是指居群間由于基因型差異使得基因交流不能進行，最終會導致形成不同的亞種、新種。37四、自然選擇

指生物在其生活的環(huán)境中，能夠適應(yīng)者被保留，不能適應(yīng)者被淘汰的過程。實質(zhì)是使種內(nèi)居群的遺傳物質(zhì)朝著更有利于適應(yīng)外界環(huán)境方向變異。原理：生物個體間的變異有些對生存有利，有些對生存不利。在生存競爭中（爭奪食物、生存空間和配偶），具有有利變異的個體得到保存，具不利變異的個體受到淘汰。達爾文把這種自然界淘劣留良的作用稱為自然選擇。

38（三）成種方式(1)漸變論為達爾文的觀點，認為成種作用是漸變的，即一個原始物種在自然選擇作用下，性狀逐漸分化，使得遺傳變異逐漸積累，最終形成新種，而且新種與舊種之間有過渡類型。強調(diào)線系變異。但過渡類型在化石中不多見。39（2）突變論以點斷平衡論為代表。由埃爾德雷奇和古爾德在1972年提出的理論。認為一個生物譜系的進化是由物種形成的形態(tài)迅速變化時期和形態(tài)無多大變化的靜態(tài)平衡時期所組成。成種過程是突然發(fā)生的。認為新種與舊種之間無過渡類型。目前這種觀點較為流行。40(四)生物的進化模式

適應(yīng)——生物在其形態(tài)結(jié)構(gòu)以及生理機能等方面反映其生活環(huán)境和生活方式的現(xiàn)象，這是自然選擇保留生物機能的有利變異、淘汰不利變異的結(jié)果，是生物對環(huán)境的適應(yīng)。

特化——一種生物對某種生活條件特殊適應(yīng)的結(jié)果，使其在形態(tài)和生理上發(fā)生局部的變異，而整個身體的組織結(jié)構(gòu)和代謝水平并無變化。這種現(xiàn)象叫做特化。4139

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適應(yīng)輻射

趨異（分歧）—起源于同一始祖類型的生物，由于適應(yīng)不同的環(huán)境而發(fā)生物種分化，一個種分化為兩個或兩個以上的種。

適應(yīng)輻射—某一類群的趨異向著各個不同方向發(fā)展，適應(yīng)多種生活環(huán)境。如中生代的爬行動物。（規(guī)模大，較短時間內(nèi)完成）

42中生代爬行動物的適應(yīng)輻射1.海中游泳的魚龍；2.陸上食草的劍龍；3.陸上食肉的躍龍；4.空中飛翔的翼龍43適應(yīng)趨同

生物親緣關(guān)系疏遠的生物，由于適應(yīng)相似的生活環(huán)境，而在形體上變得相似如：魚、魚龍、海豚、鯨都呈魚形;

趨同僅是表面現(xiàn)象，并沒有改變生物原來的體制。44趨同現(xiàn)象的實例1（a)單體珊瑚（錐狀）；（b）李希霍芬貝；（c）固著蛤類馬尾蛤45適應(yīng)趨同(例2)46（五）生物進化的特點和規(guī)律

(1)進步性發(fā)展

自生命在地球上出現(xiàn)以來，生物界經(jīng)歷了由少到多、由低級到高級的進化發(fā)展過程，是一種上升的進步性發(fā)展。

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①從異養(yǎng)到自養(yǎng)的發(fā)展

異養(yǎng)——單細胞的細菌（原核生物）以周圍環(huán)境的有機質(zhì)為養(yǎng)料。自養(yǎng)——原核生物演化出具葉綠素的藍綠藻，能夠進行光合作用，從無機物合成有機養(yǎng)料。48②從二極生態(tài)模式到三極生態(tài)模式

二極——藍綠藻和細菌構(gòu)成了早期生物界自養(yǎng)和異養(yǎng)、合成與分解兩個環(huán)節(jié)，形成了一個菌藻生態(tài)體系。三極——隨著真核細胞的出現(xiàn)，開始了動植物的分化，構(gòu)成了一個三極生態(tài)系統(tǒng)。

綠色植物——自然界的生產(chǎn)者

動物——自然界的消費者

細菌真菌——自然界的分解者49③從水到陸的發(fā)展

四億年前，植物先行登陸，而后是動物登陸，逐漸形成了現(xiàn)代的動植物體系。50(2)進化的不可逆性

指已經(jīng)演變的物種不可能恢復祖型，已經(jīng)滅亡的種類不可能重新出現(xiàn)。生物的進化發(fā)展是不可能走回頭路的。

51(3)相關(guān)律和重演律

相關(guān)律——居維葉（G.Cuvier）提出，認為生物身體的各部分的發(fā)展是密切相關(guān)的，環(huán)境條件的變化使生物的某種器官發(fā)生變異時，必然會有其他的器官隨之變異，同時產(chǎn)生新的適應(yīng)。52

個體發(fā)育——生物的每個個體從其生命開始到自然死亡都要經(jīng)歷一系列發(fā)育階段。如：昆蟲有卵、幼蟲、蛹、成蟲四個階段。

系統(tǒng)發(fā)生——指生物類群的起源和進化歷史。生物類群不論大小都有其起源和發(fā)展歷史。53

重演律——系統(tǒng)發(fā)生和個體發(fā)育是密切相關(guān)的，生物總是在其個體發(fā)生的早期體現(xiàn)其祖先的特征，然后才體現(xiàn)其本身比較進步的特征。因此，個體發(fā)育是系統(tǒng)發(fā)生的短暫重演。5439

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個體發(fā)育與系統(tǒng)發(fā)生之間的關(guān)系(舉例)

系統(tǒng)發(fā)育：即生物系統(tǒng)的發(fā)生和演變過程個體發(fā)育：即個體從生命開始到死亡為止的演變過程55（六）生物演替

古生物學資料表明，以知的2500個科中已經(jīng)有2/3的科絕滅，其原因為：

種系代謝——在生物的縱向發(fā)展上，新種總是在舊種的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，許多舊種被新種所代替而衰退滅亡。生態(tài)代替——在生物的橫向發(fā)展上，一些物種擴大并占領(lǐng)了新的生態(tài)空間，而另一些物種則喪失了生活領(lǐng)域以至退出了歷史舞臺。56

背景值絕滅——地史上任何時期都有一些生物絕滅，但總的平均絕滅率維持在一個低水平上，通常0.1~1個種/百萬年。集群絕滅（大規(guī)模絕滅）——在某些地史時期，有許多門類的生物幾乎同時絕滅，使生物絕