生物八級下生命起源與生物進化

第一節(jié)生命起源與生物演化一.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。現(xiàn)在是1頁\一共有58頁\編輯于星期三1

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(xiàn)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。

現(xiàn)在是2頁\一共有58頁\編輯于星期三2

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，HCl，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）地內起源論－化學進化論現(xiàn)在是3頁\一共有58頁\編輯于星期三3②生物大分子形成階段：氨基酸、核苷酸等有機化合物，在海洋中聚合形成復雜的有機化合物，如甘氨酸、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(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，而生物是隨地球的發(fā)展而演化的?，F(xiàn)在是4頁\一共有58頁\編輯于星期三4二.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(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現(xiàn)在是5頁\一共有58頁\編輯于星期三5前寒武紀的生命類型13800百萬年有機碳微結構3500百萬年球狀細菌現(xiàn)在是6頁\一共有58頁\編輯于星期三63500百萬年絲狀細菌750-800百萬年后生動物（蠕蟲類）前寒武紀的生命類型2現(xiàn)在是7頁\一共有58頁\編輯于星期三7（2）生物的分異：表現(xiàn)為生物多樣性發(fā)展—屬種數(shù)量的增加。如加拿大Ontaria（安大略?。┪鞑?0億年前的Gunflint組中出現(xiàn)8屬12種微化石。表明當時的原核生物已有相當?shù)陌l(fā)展和繁盛，可能與當時大氣開始充氧有關?，F(xiàn)在是8頁\一共有58頁\編輯于星期三8現(xiàn)在是9頁\一共有58頁\編輯于星期三9

（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。以伊迪卡拉動物群為代表，是指震旦紀后期出現(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?，F(xiàn)在是10頁\一共有58頁\編輯于星期三103500百萬年絲狀細菌750-800百萬年后生動物（蠕蟲類）前寒武紀的生命類型2現(xiàn)在是11頁\一共有58頁\編輯于星期三11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3現(xiàn)在是12頁\一共有58頁\編輯于星期三12伊迪卡拉動物群及復原圖現(xiàn)在是13頁\一共有58頁\編輯于星期三13三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(xiàn)：震旦紀末期出現(xiàn)、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）的起點現(xiàn)在是14頁\一共有58頁\編輯于星期三14現(xiàn)在是15頁\一共有58頁\編輯于星期三15②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?，F(xiàn)在是16頁\一共有58頁\編輯于星期三16

澄江動物群現(xiàn)在是17頁\一共有58頁\編輯于星期三17昆明魚?？隰~現(xiàn)在是18頁\一共有58頁\編輯于星期三18(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(xiàn)裸蕨植物為代表，產生莖、葉的分化，發(fā)育了維管束系統(tǒng)?，F(xiàn)在是19頁\一共有58頁\編輯于星期三19現(xiàn)在是20頁\一共有58頁\編輯于星期三20②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?，F(xiàn)在是21頁\一共有58頁\編輯于星期三21現(xiàn)在是22頁\一共有58頁\編輯于星期三22(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?，F(xiàn)在是23頁\一共有58頁\編輯于星期三23現(xiàn)在是24頁\一共有58頁\編輯于星期三24第一節(jié)生命起源與生物演化第二節(jié)生物進化規(guī)律第三節(jié)物種的形成現(xiàn)在是25頁\一共有58頁\編輯于星期三25第二節(jié)生物進化規(guī)律一、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。

現(xiàn)在是26頁\一共有58頁\編輯于星期三26

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?，F(xiàn)在是27頁\一共有58頁\編輯于星期三27②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(xiàn)，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——自然界的分解者現(xiàn)在是28頁\一共有58頁\編輯于星期三28③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。現(xiàn)在是29頁\一共有58頁\編輯于星期三29(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(xiàn)。生物的進化發(fā)展是不可能走回頭路的。

現(xiàn)在是30頁\一共有58頁\編輯于星期三30(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。現(xiàn)在是31頁\一共有58頁\編輯于星期三31

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?，F(xiàn)在是32頁\一共有58頁\編輯于星期三32

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(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。現(xiàn)在是33頁\一共有58頁\編輯于星期三3339

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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現(xiàn)在是34頁\一共有58頁\編輯于星期三34(4)適應、特化、適應輻射、適應趨同

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(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(xiàn)象叫做特化?，F(xiàn)在是35頁\一共有58頁\編輯于星期三3539

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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）

現(xiàn)在是36頁\一共有58頁\編輯于星期三36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.空中飛翔的翼龍現(xiàn)在是37頁\一共有58頁\編輯于星期三37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(xiàn)象，并沒有改變生物原來的體制?，F(xiàn)在是38頁\一共有58頁\編輯于星期三38趨同現(xiàn)象的實例1（a)單體珊瑚（錐狀）；（b）李?；舴邑悾唬╟）固著蛤類馬尾蛤現(xiàn)在是39頁\一共有58頁\編輯于星期三39適應趨同(例2)現(xiàn)在是40頁\一共有58頁\編輯于星期三40二、生物演替

古生物學資料表明，以知的2500個科中已經有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上產生的，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了新的生態(tài)空間，而另一些物種則喪失了生活領域以至退出了歷史舞臺?，F(xiàn)在是41頁\一共有58頁\編輯于星期三41

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，使生物絕滅率突然升高?，F(xiàn)在是42頁\一共有58頁\編輯于星期三42

地史上大規(guī)模絕滅共有七次：①前寒武紀伊迪卡拉動物群絕滅②ε/O之交③O/S之交④D3弗拉斯期-法門期之交⑤P/T之交⑥T/J之交⑦K/E之交現(xiàn)在是43頁\一共有58頁\編輯于星期三43地質時代（距今百萬年）(Sepkoskietal.,1992)1235674現(xiàn)在是44頁\一共有58頁\編輯于星期三44導致生物大規(guī)模絕滅的原因：①地內事件如火山爆發(fā)、地磁場倒轉、大規(guī)模海退、板塊運動、溫度變化、缺氧事件等②地外事件如超新星爆發(fā)、小行星撞擊、太陽耀斑等現(xiàn)在是45頁\一共有58頁\編輯于星期三45第一節(jié)生命起源與生物演化第二節(jié)生物進化規(guī)律第三節(jié)物種的形成現(xiàn)在是46頁\一共有58頁\編輯于星期三46第三節(jié)物種的形成

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?，F(xiàn)在是47頁\一共有58頁\編輯于星期三47一、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。現(xiàn)在是48頁\一共有58頁\編輯于星期三48二、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?，F(xiàn)在是49頁\一共有58頁\編輯于星期三49

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）染色畸變現(xiàn)在是50頁\一共有58頁\編輯于星期三50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(xiàn)在外部形態(tài)上，而且表現(xiàn)在內部結構上?，F(xiàn)在是51頁\一共有58頁\編輯于星期三51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?，F(xiàn)在是52頁\一共有58頁\編輯于星期三52三、隔離(1)地理隔離是指由于水體、沙漠、山脈的阻擋或遙遠的地理距離等原因造成的隔離。由于同種生物長時期受到地理隔離，居群的個體間無法雜交，失去基因交流的機會，從而朝不同方向變異，逐漸形成地理亞種。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?，F(xiàn)在是53頁\一共有58頁\編輯于星期三53(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?，F(xiàn)在是54頁\一共有58頁\編輯于星期三54四、自然選擇