生命起源與生物進化

生命起源與生物進化1第一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)生命起源與演化歷程第二節(jié)生物進化規(guī)律第二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日第一節(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為4~500萬種。3第三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日

有關生命的起源，曾有兩種觀點：地外起源論和地內起源論（1）地外起源論

這種觀點認為生命起源于銀河系別的星球上的細菌或孢子，通過輻射壓力或附著于隕石上而傳播到地球，之后發(fā)展演化而成。其依據是：在宇宙中發(fā)現有機分子的存在,在隕石中已分析出氨基酸、脂肪酸等。但目前還沒有外星球上存在生物的確切證據。

4第四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日

這是多數學者的觀點，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，再經過一系列的化學過程轉化為有機體。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（自然）起源論－化學進化論5第五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日

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、核酸--生物大分子；

③生命形成階段：多個生物大分子聚集，形成以蛋白質和核酸為基礎的多分子體系—原生體，它具有初步的生命現象—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第六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日二.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，早期生物演化經歷了4次重大事件

（1）生命的出現：最早的生物化石出現于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35億年前的疊層石的絲狀體7第七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日（2）生物的分異：表現為生物多樣性發(fā)展—屬種數量的增加。如加拿大Ontaria（安大略?。┪鞑?0億年前的地層中出現8屬12種微化石。表明當時的原核生物已有相當的發(fā)展和繁盛，可能與當時大氣開始充氧有關。8第八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日9第九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日

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

（4）后生動物的出現：

出現于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)現地點：鄂西、陜南、淮南、遼南和黑龍江。10第十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日前寒武紀的生命類型13800百萬年有機碳微結構3500百萬年球狀細菌11第十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日3500百萬年絲狀細菌750-800百萬年后生動物（蠕蟲類）前寒武紀的生命類型212第十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日環(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第十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日埃迪卡拉動物群及復原圖14第十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日三顯生宙生物的演化顯生宙生物演化經歷了兩大飛躍（1）動物界的第一次大發(fā)展

①小殼動物群的出現：震旦紀末期出現、寒武紀初大量繁盛，個體微?。?—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15第十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日16第十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日②澄江動物群的出現

寒武系底部繼小殼動物群之后出現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第十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日

澄江動物群18第十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日昆明魚?？隰~19第十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日(2)動、植物從水生到陸生的發(fā)展

①植物的發(fā)展：在志留紀末期－早、中泥盆世，由于大陸面積的擴大，植物完成了登陸的使命。以出現裸蕨植物為代表，產生莖、葉的分化，發(fā)育了維管束系統(tǒng)。20第二十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日21第二十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日②動物的發(fā)展

在晚泥盆世，出現了魚類向兩棲類的演化，動物完成了登陸的使命。以出現總鰭魚類為代表，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。22第二十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日23第二十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日(3)動物界的發(fā)展

遵循著從簡單到復雜，從低級到高級的發(fā)展規(guī)律

經過了從原生動物—原始多細胞動物—腔腸動物（兩胚層動物）—三胚層動物—脊椎動物的演化過程。24第二十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日25第二十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日26第二十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日27第二十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日28第二十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)生命起源與演化歷程第二節(jié)生物進化規(guī)律29第二十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日（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，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第三十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日一、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。遺傳具有穩(wěn)定性，同時又具有可變性。

物質基礎——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，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。第三十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日二、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。第三十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日

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）染色畸變第三十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日特征（1）變異是相關的，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）變異不僅表現在外部形態(tài)上，而且表現在內部結構上。第三十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日遺傳與變異的關系

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。第三十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日三、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生了明顯的差異，已形成了兩個地理亞種。第三十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日(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。第三十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日四、自然選擇

指生物在其生活的環(huán)境中，能夠適應者被保留，不能適應者被淘汰的過程。實質是使種內居群的遺傳物質朝著更有利于適應外界環(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。

第三十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日（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。強調線系變異。但過渡類型在化石中不多見。第三十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日（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。第四十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日(四)生物的進化模式

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

特化——一種生物對某種生活條件特殊適應的結果，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構和代謝水平并無變化。這種現象叫做特化。第四十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日39

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適應輻射

趨異（分歧）—起源于同一始祖類型的生物，由于適應不同的環(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。

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

第四十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日中生代爬行動物的適應輻射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.空中飛翔的翼龍第四十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日適應趨同

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

趨同僅是表面現象，并沒有改變生物原來的體制。第四十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日趨同現象的實例1（a)單體珊瑚（錐狀）；（b）李?；舴邑?；（c）固著蛤類馬尾蛤第四十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日適應趨同(例2)46第四十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日（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以來，生物界經歷了由少到多、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。

第四十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日

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。第四十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日②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，開始了動植物的分化，構成了一個三極生態(tài)系統(tǒng)。

綠色植物——自然界的生產者

動物——自然界的消費者

細菌真菌——自然界的分解者第四十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日③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，逐漸形成了現代的動植物體系。第五十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日(2)進化的不可逆性

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

第五十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日(3)相關律和重演律

相關律——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，同時產生新的適應。第五十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日

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。第五十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日

重演律——系統(tǒng)發(fā)生和個體發(fā)育是密切相關的，生物總是在其個體發(fā)生的早期體現其祖先的特征，然后才體現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。54第五十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日39

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個體發(fā)育與系統(tǒng)發(fā)生之間的關系(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第五十五頁