生物的起源與進化包括人類

生物的起源與進化包括人類第一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日生命的起源

一、幾百年前的爭論生命究竟是如何起源的，有機體能自發(fā)地由非生命物質(zhì)隨時形成嗎？

18世紀以前，人們相信新的生命隨時都能從非生命的物質(zhì)中自發(fā)產(chǎn)生出來：

從垃圾和糞坑里自發(fā)地產(chǎn)生了蛆和蒼蠅

從小池塘和沼澤地中自發(fā)地出現(xiàn)了蝌蚪和青蛙

從潮濕的土壤里鉆出了老鼠第二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日18世紀意大利科學家Spallanzani的實驗第三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日1860年，現(xiàn)代微生物學的奠基人Pasteur設計了一個簡單的實驗第四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日實驗結(jié)果表明：空氣中的微生物進入燒瓶，才使肉湯中產(chǎn)生和繁殖出大量的新的微生物得出結(jié)論：所有的生物只來源于生物，從非生物物質(zhì)中決不可能自發(fā)地產(chǎn)生新的生命個體第五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日地球上的第一個生命是如何而來的？

這個問題直到今天還無法肯定地回答，因為生命起源的過程無法被重復和驗證目前存在兩種推測：

地球上的生命來源于外星球

在地球形成初期特殊的原始大氣環(huán)境下，非生命的有機分子經(jīng)過長期的化學演化，逐漸形成最簡單的生命形式第六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日二、原始的地球和最早出現(xiàn)的生物1、原始的地球——在大約46億年前形成原始的大氣：含有大量還原性氣體，如H2、NH3、CH4，還有水蒸氣、CO2、H2S，缺乏氧氣，無臭氧層——地球上紫外線輻射強原始地球條件：

沒有氧氣，最初形成的生命物質(zhì)不會被氧化降解；

能量輸入——

紫外線輻射；

其他因素——

粘土礦物的化學催化作用、太陽和紫外線輻射對有機分子的濃縮作用、火山爆發(fā)形成的特殊環(huán)境和條件等第七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日第八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日2、最早出現(xiàn)的生物

迄今發(fā)現(xiàn)的最早的生物化石存在于34億年前南非的燧石層中——是一種能進行光合作用的藍細菌可見，最早的原核生物在地球形成的早期就開始出現(xiàn)了，這些早期出現(xiàn)的生物還具有光合放氧的能力和抗紫外線輻射的能力

它們所釋放的氧氣，最終形成了保護地球的臭氧層第九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日第十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日三、化學演化俄國科學家Oparin和英國科學家Haldane提出——原始地球環(huán)境可以產(chǎn)生組成生物體的糖、脂類、蛋白質(zhì)和核酸等大分子結(jié)構(gòu)單元，甚至到生物多分子體系，但還沒有出現(xiàn)真正的生命，這一時期稱為化學演化期或前生物期從化學演化期到產(chǎn)生最簡單的生命形式包括4個階段：

（1）氨基酸、核苷酸等有機單體分子的非生物合成和積累；（2）有機單體分子在非生物體系中聚合成多聚體；（3）多聚體整合為多分子體系顆粒（原球體）；（4）代謝與遺傳體系的形成和進化，最終產(chǎn)生出最簡單的生命形式——原核細胞第十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日1953年，美國芝加哥大學的研究生Miller根據(jù)原始地球的還原大氣條件設計了一套密閉循環(huán)實驗裝置，模擬和驗證了非生命有機分子在原始地球環(huán)境中生成生物分子結(jié)構(gòu)單元的化學動力學過程

一周后，檢測出5種氨基酸、不同有機酸、HCN等第十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日四、生命起源形式的幾個假說1、Oparin的團聚體學說 蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子聚合在團聚體內(nèi)并具有類似于膜那樣的邊界，其內(nèi)部的化學特征顯著區(qū)別于外部的溶液環(huán)境，直徑為1～500m，它具有一定的生命現(xiàn)象：

具原始代謝

特性能增長能繁殖第十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日2、Fox的微球體學說將干的氨基酸或?qū)嶒炇宜玫摹邦惖鞍踪|(zhì)”加熱濃縮，可形成直徑為1-2m的微球體，能表現(xiàn)出許多生物學特性：

表面具有雙層膜結(jié)構(gòu)——

能有選擇性地吸收外界物質(zhì)

能吸收溶液中的類蛋白質(zhì)而生長

能以出芽的方式進行繁殖第十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日五、代謝系統(tǒng)的進化和遺傳系統(tǒng)的起源1、代謝系統(tǒng)的進化原始生命體系內(nèi)代謝系統(tǒng)在自然選擇的作用下變得逐漸復雜起來，這一過程十分漫長第十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日根據(jù)代謝系統(tǒng)的進化過程，科學家們分析了原始生命的進化過程：最原始的生命形式是異養(yǎng)的——直接消耗外部的有機分子并獲得能量

當外界的有機分子消耗完時，自然選擇的壓力促進了某些含卟啉類化合物的細胞能夠吸收太陽光能，進行光化學反應，將無機物合成有機物，同時產(chǎn)生ATP——

產(chǎn)生光能自養(yǎng)細胞

自養(yǎng)細胞的出現(xiàn)不但可為異養(yǎng)細胞提供繼續(xù)生存的營養(yǎng)物質(zhì)及能量，更改變了地球的環(huán)境（氧氣和臭氧層的出現(xiàn)），為以后其他生物的生存和演化創(chuàng)造了條件第十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日2、遺傳系統(tǒng)的起源原始生命代謝系統(tǒng)的進化和代謝過程的復雜化同時必須伴隨著遺傳系統(tǒng)的出現(xiàn)，這樣代謝系統(tǒng)的進化才會逐漸被“積累”出現(xiàn)一個新問題——DNA、RNA哪一個構(gòu)成原始生命的遺傳系統(tǒng)？分析：DNA在沒有酶的作用下無法復制、DNA無法指導蛋白質(zhì)的合成；

RNA在試管中能自發(fā)地延伸和復制、某些RNA具有象酶一樣的催化活性結(jié)論：RNA能自我復制，又能指導蛋白質(zhì)的合成，構(gòu)成最原始的遺傳系統(tǒng)第十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日遺傳系統(tǒng)的進化過程：在特殊原始的環(huán)境中，那些更穩(wěn)定、復制更快、活性更高的RNA分子在自然選擇作用下，逐漸進化，建立起最簡單的遺傳系統(tǒng)

偶然合成的能促進RNA復制活性的短肽鏈與RNA的合作促進了原始細胞遺傳系統(tǒng)的進化

偶然以RNA為模板合成了DNA鏈，后者貯存和復制遺傳信息比RNA更穩(wěn)定也更有效，生命起源初期RNA發(fā)揮主要作用的時代便讓位于DNA-RNA-蛋白質(zhì)共同作用的時代第十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日Darwin與進化論一、神創(chuàng)論和進化論

19世紀中葉以前，神創(chuàng)論或稱特創(chuàng)論一直占據(jù)著生物學的主導地位一次創(chuàng)造論認為，世界上各種各樣的生物，包括所有植物和動物都是上帝（神）在最初一次就造好放在地球上的，它們永遠不變、一代一代地繁衍下來連續(xù)創(chuàng)造論則認為，世界上各種各樣的生物是一次又一次不斷地被神創(chuàng)造的，因此造成了地球上過去的物種與現(xiàn)代物種的差別第十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日1859年，Darwin通過多年的研究、考查和標本采集，在積累了大量令人信服的證據(jù)的基礎上，發(fā)表了劃時代的著作《物種起源》，其英文名稱為“OntheOriginofSpeciesbyMeansofNaturalSelection,orthePreservationofFabouredRacesintheStruggleforLife”對Darwin最具影響的事件：

1831年11月，Darwin隨貝格爾號探險船出發(fā)進行環(huán)球探險調(diào)查

1835年的夏天，貝格爾號到達太平洋東部，離南美洲西海岸965km的加帕戈斯群島?？疾炝艘粋€多月，采集了大量的巖石及植物和動物標本。

Darwin認識到：物種是可變的，這種變化明顯受自然環(huán)境的影響和選擇！第二十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日加帕戈斯群島上的髭鱗蜥第二十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日1838年，他閱讀了著名的經(jīng)濟學家Malthus（馬爾薩斯,1766-1834）的《人口論》，進一步認識到生存競爭的結(jié)果使各物種在自然界中保持適當?shù)臄?shù)量，同時逐漸向著更加適應于環(huán)境的方向變化生存競爭和適者生存為Darwin的自然選擇學說的形成提供了依據(jù)，他的關于生物通過自然選擇而連續(xù)進化的理論開始成型第二十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日Darwin的進化論的基本內(nèi)容：

現(xiàn)代所有生物都是從過去的生物進化來的

自然選擇是生物適應環(huán)境而進化的原因按照該理論，自然界中各種生物適應環(huán)境生存和繁殖能力各不相同，那些最適應環(huán)境的生物具有最大的繁殖力和生存力，在競爭生存空間和賴以生存的資源時，那些對環(huán)境適應差的個體會逐漸被淘汰如此一代一代地競爭，必將導致生物群體可遺傳特征向著有利于生存競爭的方向變化和積累，并隨著環(huán)境的變化而進化第二十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日二、自然選擇（naturalselection）基本概念：生物進化（elution）——地球上的生命從最初最原始的形式經(jīng)過漫長的歲月變異演化為幾百萬種形形色色生物的過程自然選擇（naturalseletion）——自然環(huán)境導致生物出現(xiàn)生存和繁殖能力的差別，一些生物生存下去，另一些生物被淘汰。經(jīng)過幾百代或幾千代的自然選擇，必然會改變物種的一些特征和性狀，最終導致新物種的出現(xiàn)人工選擇（artificialselection）——人們馴養(yǎng)動物和培育植物的過程，在相對較短的時間內(nèi)，人工選擇就能產(chǎn)生效果第二十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日自然選擇與人工選擇第二十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日

生物性狀和特征變化往往是環(huán)境和遺傳相互作用的結(jié)果例：長頸鹿的進化第二十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日

從遺傳學的角度研究，自然選擇作用下群體水平的進化實質(zhì)上反映了生物基因庫的變化基因庫（genepool）——是一個種群全部個體所帶的全部遺傳基因的集合每一代個體基因型的改變要影響種群基因庫的組成影響種群基因庫改變的因素就是引起種群進化的因素第二十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日食物充足陸地食物不足，要到海洋中尋找食物第二十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日5種因素導致基因庫發(fā)生變化：1、遺傳漂變（geneticdrift）基因頻率在小群體（<100）里隨機增減的現(xiàn)象2、基因流（geneflow）同一物種的不同群體之間的隔離是不完全的，存在不同程度的基因流動3、突變（mutation）包括點突變和染色體畸變，能產(chǎn)生等位基因，經(jīng)過有性生殖過程產(chǎn)生各種基因組合；還能產(chǎn)生復等位基因，豐富了生物的多樣性第二十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日4、非隨機交配（nonrandommating）交配是有選擇的而不是隨機的5、自然選擇（naturalselection）群體內(nèi)遺傳組成上有差異的個體當中，能較好適應環(huán)境的個體具有較強的存活能力和繁殖能力，會留下較多的后代；反之，其后代則少第三十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日三、物種形成的機理物種（species）——形態(tài)上類似的，彼此能夠交配的要求類似環(huán)境條件的生物個體的總和物種是生物分類的單元，同時也是遺傳生殖和進化的單元種群(population)——是同一物種的一群個體，享有共同的基因庫。同一種群生物個體之間的交配便造成了彼此間的基因交流并保持著基因庫的穩(wěn)定地理隔離（geographicalisolation）——某些地理障礙如大的山脈、峽谷、海洋、河流等把生物相互隔開——一個種群被分成多個小種群，各自向不同方向發(fā)展第三十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日

地理隔離造成小種群間基因交流的阻斷使基因庫的差異越來越大，最終出現(xiàn)了生殖隔離(reproductiveisolation)，即不同小種群間的個體不能彼此交配和產(chǎn)生有生殖能力的后代新物種形成的方式：

地理隔離造成生殖隔離，生殖隔離導致新種的形成，這種形成新物種的方式稱為“異地物種形成”（allopatricspeciation）——是生物進化過程形成新物種的主要方式環(huán)境的突變、生物個體基因的突變也有可能產(chǎn)生新物種植物多倍體的形成、人工雜交、自然雜交也能導致新物種的產(chǎn)生第三十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期日人類的起源和進化一、人在自然界的地位和特征人的細胞結(jié)構(gòu)屬于真核細胞、異養(yǎng)、組織器官發(fā)達、能運動。人歸屬于動