生命起源簡史與早期生命演化

1、生命起源簡史與早期生命演化一、概述 生物演化指生物的族群從一個世代到另一個世代之間，獲得并傳遞新性狀的過程。并解釋長時段的生物演化過程中，新物種的生成與生物世界的多樣性。經(jīng)歷數(shù)十億年的演化與物種形成，現(xiàn)在的各物種之間皆由共同祖先互相連結(jié)。2、 冥古宙 開始于地球形成之初，結(jié)束于38億年前。 地球從環(huán)繞早期旋轉(zhuǎn)的積吸盤中形成。根據(jù)大碰撞假說，原始的地球與忒伊亞相撞，數(shù)百萬年后形成月球。重力的拉扯使地球自轉(zhuǎn)軸傾斜，建立了地球生命形成的環(huán)境。地球原始大氣富含甲烷、氨、二氧化碳、水汽等,這些氣體在外界高能（紫外線、閃電、高溫）的作用下,首先合成氨基酸、脂肪酸等小分子有機(jī)化合物.這些小分子有機(jī)化合物，在

2、適當(dāng)?shù)臈l件下，可以進(jìn)一步結(jié)合成更復(fù)雜的蛋白質(zhì)、核酸等大分子有機(jī)物質(zhì),經(jīng)過進(jìn)一步演化，終于產(chǎn)生了能夠不斷地進(jìn)行自我更新的、結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的多分子體系，由此產(chǎn)生了原始生命。這些生命的繁殖所需要的資源有限，所以不就之后就開始競爭。由于天擇青睞在復(fù)制上更有效率的分子，因此DNA逐漸成為最主要的復(fù)制物。之后它們開始在膜內(nèi)發(fā)展，形成了原始的細(xì)胞。這些都是化能生物：以二氧化碳為碳源及氧化無機(jī)物來抽取能量。3、 太古宙 太古宙起始于內(nèi)太陽系后期重轟炸期的結(jié)束（約為38.4億年前），結(jié)束于25億年前的大氧化事件。 生物的最后共同祖先出現(xiàn)，細(xì)菌及古細(xì)菌分裂。細(xì)菌發(fā)展了光合作用的原始模式，但最初不會產(chǎn)生氧。這些生物透

3、過電化學(xué)梯度產(chǎn)生三磷酸腺苷。之后逐漸演變出能進(jìn)行光合作用的藍(lán)菌，它們以水為還原劑并排出氧。氧首先將海洋中的鐵氧化，產(chǎn)生鐵礦石。氧在大氣層的濃度上升，使得地球上原始大氣中氧氣濃度不斷增加。四、元古宙 元古宙開始于25億年前，結(jié)束于5.3億年前。 一些細(xì)菌演化到有能力去使用氧來有效的從有機(jī)物中抽取能量。而且有更多更復(fù)雜的細(xì)胞出現(xiàn)，包括有細(xì)胞器的真核生物。原核細(xì)胞沒有核膜，沒有細(xì)胞器，結(jié)構(gòu)簡單。真核細(xì)胞具有核膜，整個細(xì)胞分化為細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)兩部分。細(xì)胞核內(nèi)具有染色體，成為遺傳中心，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行蛋白質(zhì)合成，成為代謝中心。由于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的復(fù)化，增強(qiáng)了變異性，使得真核生物能夠向高級體制發(fā)展。最接近的可能是古

4、細(xì)菌。大部分有細(xì)胞器的都可能是從共生細(xì)菌衍生而來。 之后出現(xiàn)有性生殖和多細(xì)胞生物，比如生活在海洋中的藻及海苔，引發(fā)更快的演化。大部分的生命于海洋及湖中出現(xiàn)，一些藍(lán)菌已經(jīng)生活在濕潤的泥土中。 經(jīng)歷斯圖爾特冰期后多孔動物、刺胞動物、扁形動物及其他多細(xì)胞生物在海洋出現(xiàn)。刺胞動物及櫛水母是最早由神經(jīng)元的生物，神經(jīng)元只是一個簡單的網(wǎng)，沒有腦部或中央神經(jīng)系統(tǒng)。氧氣的積累使臭氧層形成。而臭氧層可阻擋太陽的有害輻射，使生命可以在陸地上發(fā)展。 寒武紀(jì)大爆發(fā)產(chǎn)生了現(xiàn)今動物的主要的門。以三葉蟲為主的節(jié)肢動物是最主要的門。脊索動物的皮卡蟲可能是人類的祖先。 5、 顯生宙 顯生宙是距今5.7億年以來有大量生物化石出現(xiàn)的

5、時期。顯生宙表示在這個時期地球上有顯著的生物出現(xiàn)。而那些看不到或者很難見到生物的時代被稱做隱生宙。1. 古生代 第一個脊椎動物甲胄魚出現(xiàn)，與現(xiàn)今八目鰻及盲鰻綱有關(guān)。?？隰~屬及昆明魚都是沒有頜的魚類，或稱無頷總綱。 在寒武紀(jì)至奧陶紀(jì)間發(fā)生第一次生物集群滅絕。 之后第一個原始植物從綠藻演化并移至陸地上，沿湖邊生長。與它們一同的有真菌，可能植物與真菌是共生的，地衣就是共生的例證。節(jié)肢動物的外骨骼可以支撐身體及阻止水分流失，是第一類移至陸地的動物。 奧陶紀(jì)-志留紀(jì)滅絕事件發(fā)生，這是第二次的生物集群滅絕。 之后首類沒有翅膀的昆蟲，即蠹魚、跳蟲及纓尾蟲出現(xiàn)。第一類鯊魚亦出現(xiàn)。 晚泥盆紀(jì)滅絕事件發(fā)生，是第三

6、次生物集群滅絕。 之后昆蟲在地上及淡水中從多足綱演化。一些淡水的肉鰭魚類發(fā)展了腳及成為四足總綱。四足總綱利用它們的腳走上陸地，可能是為了獵食昆蟲。肺部及魚鰾演化出來。兩棲類今天仍保有很多早期四足總綱的特征。同時植物演化了能保護(hù)植物胚體及容易快速生長的種子結(jié)構(gòu)。 卡羅冰河時期盤古大陸形成并維持了1億2千萬年。羊膜卵的演化，產(chǎn)生了能在地上繁殖的羊膜動物與爬行動物。昆蟲開始能夠飛行。大部分石松綱、有節(jié)植物門及桫欏目的森林覆蓋陸地，當(dāng)它們衰化后變成了煤及原油。裸子植物開始廣泛分化。 脊椎動物，包括兩棲動物離片錐目、石炭蜥目及殼椎亞綱、早期的爬行動物出現(xiàn)。 二疊紀(jì)-三疊紀(jì)滅絕事件發(fā)生，這是第四次及最嚴(yán)重

7、的生物集群滅絕。殺死了約90%的當(dāng)時的動物。 滅絕過后初龍類分開演化出其他的爬行動物。主要的魚類開始演化。大氣層的氧含量下降至以往三分之一的10%，所有有氣泡呼吸系統(tǒng)的動物生長理想。2、中生代 氣候非常干燥，適合這種氣候的初龍類及裸子植物得益。初龍類分化成為鱷魚、恐龍及翼龍目。在合弓綱中，演化出哺乳動物的先軀。最初它們都是細(xì)小的。所有哺乳動物幼時都有乳腺及能保持恒常體溫。裸子植物是陸地上的主要植物。草食性動物成長為巨大的體型以消化這些植物。 第五次生物集群滅絕的三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)滅絕事件發(fā)生。 海中的爬行動物包括魚龍類及蛇頸龍類興盛?？铸垙臏缃^事件中存活過來，并成長為巨大的體型，但槽齒類全面死亡。現(xiàn)今的兩棲類開始出現(xiàn)。聯(lián)體病毒科可追溯至這個或更早的時期。巨大的恐龍甚為普遍及多樣化，有腕龍、迷惑龍、劍龍、異特龍、細(xì)小的嗜鳥龍及奧斯尼爾龍。鳥類的祖先始祖鳥出現(xiàn)，有爪及羽毛，但沒有喙。 現(xiàn)今有胎盤哺乳動物的祖先攀援始祖獸出現(xiàn)，它像現(xiàn)今的睡鼠。人類及老鼠的最后共同祖先出現(xiàn)。3、 新生代 白堊紀(jì)-第三紀(jì)滅絕事件將差不多一半的動物物種（鳥類除外）消滅，可能是因小行星撞擊揚(yáng)起銥微塵覆蓋整個地球，引起氣候變冷所致。 沒有了巨大及白天活動的恐龍，哺乳動物的多