03生物进化历程.ppt

化石 fossil 化石是先前生活的生物被保存在地层中的遗留物或遗迹 如 石化的躯体 躯体印痕 足迹 排遗物粪便等 琥珀和深冻猛犸与化石一样 也是研究生物进化的好材料 化石记录显示 越老 下部 的地层 生物形态越简单 越新 上部 的地层 生物形态越复杂 同位素衰变同位素具有一定的衰变速度 并且这个速度不受环境条件 如气候 的影响 利用这一特点 就可以比较准确地计算出各新 老地层和化石的年龄 各种同位素的衰变速度都是用半衰期 half life 来计算的 半衰期是指一个样品中某一同位素原子衰变一半所需要的时间 分子生物学是研究宏观进化的有力工具 遗传密码的通用性说明 自然界所有生命形式都是相互关联的 亲源关系近的生物 其DNA或蛋白质有更多相同性 反之亦然 例 人类与其他几种脊椎动物血红蛋白多肽链的氨基酸序列差别 人 猴子 8人 鼠 30人 八目鳗 125 利用分子生物学技术对不同生物同种蛋白的氨基酸序列分析是一种分析和判断生物之间亲源关系和进化顺序的先进手段 除了蛋白质氨基酸序列的分析外 DNA同源序列分析和DNA多态性分析等也已成为判断生物之间亲源关系和进化顺序的常用手段 细胞色素C细胞色素C是一个具有104 112个氨基酸的多肽分子 从进化上看 它是很保守的分子 不同生物的细胞色素C中氨基酸的组成和顺序反映了这些生物之间的亲缘关系 根据细胞色素C分子中氨基酸顺序的差异 可以得知这一分子的基因核苷酸顺序的差异 依此也同样反映出不同生物之间的亲缘关系 分子钟概念的提出 中性学说认为 分子进化速率取决于蛋白质或核酸等大分子中的氨基酸或核苷酸在一定时间内的替换率 生物大分子进化的特点之一是 每一种大分子在不同生物中的进化速度都是一样的 每年每个氨基酸置换频率为0 3 5 10 9个 是个常数 两个物种在同一蛋白分子中的氨基酸相异的数目即发生置换的数目 与该两种生物分歧的时间成正比 分子进化是随机发生的 而不是选择的结果 分子进化速率与种群的大小 物中的生殖力和寿命都没有关系 地层中的化石记录了生物进化的历程 叠层石 由古代的蓝藻和化学沉积相间堆积而成 现代海边的叠层石 它们长久地守望在海边 任惊涛拍岸 数十亿年 45亿年前形成地球34亿年前化石中发现最早的单细胞生物蓝细菌约20亿年发现真核生物化石单细胞真核藻类8亿年出现多细胞生物 生物进化的历史进程 前寒武纪 34亿年前 单细胞原核生物20亿年前 单细胞真核藻类8亿年前 多细胞生物 古生代 寒武纪 生物大爆发 藻类 蕨类 软体动物 棘皮动物奥陶纪和志留纪 植物由水生到陆生的进化泥盆纪 鱼类大发展 昆虫和两栖动物兴起石炭纪 两栖动物繁盛 爬行类兴起 动物由水生到陆生二叠纪 裸子植物繁茂 生物进化的历史进程 中生代 爬行动物的时代三叠纪 爬行动物成为优势生物 出现鳄鱼 鸟类 恐龙 蜥蜴 海龟侏罗纪 恐龙繁盛 原始哺乳动物出现白垩纪 恐龙灭绝 昆虫和有花植物分化 新生代 第三纪 昆虫与被子植物继续繁盛分化 出现鸟类和大量哺乳动物第四纪 灵长类一支进化为人类 古生代 5 9亿年 2 48亿年寒武纪生物大爆发 适应辐射 藻类 苔藓和蕨类 低等无脊索水生动物 鱼类 两栖类 出现裸子植物 爬行动物 三叶虫灭绝为古生代地层的划分提供了可识别标志中生代 2 48亿年 6600万年裸子植物 爬行动物盛行新生代 6600万年 现在被子植物 鸟类 哺乳动物 生物进化的主要趋势 1 生物的种类由少到多 2 生活环境由水生到陆生 3 身体的结构由简单到复杂 由低等向高等发展 集群性灭绝掀开生命史新的一页 在生物进化的漫长岁月中 很多物种绝灭了 现存的物种顶多不过是全部种数的千分之一到十万分之一 古生物学和地质学的研究表明 大约每隔2 600万年 生物界就要发生一次大规模的物种绝灭 进化趋势是如何产生的 趋同进化 当两种或两类已有分歧的生物遇到了相似的环境 并因同向的适应进化而独立地进化出相似的特征 就称为平行或平行进化 平行进化与趋同进化的区分 主要是看后裔与祖先的状况 若后裔之间的相似程度大于祖先之间的相似程度 则是趋同 若后裔之间的相似程度与祖先之间的相似程度基本一致 则是平行 平行进化 趋异进化 趋异进化又称为分歧 生物进化过程中 由于共同祖先适应于不同环境 向两个或者以上方向发展的过程 如果某一类群的趋异向着辐射状的多种方向不断发展 则称为适应辐射 趋异产生的物种在形态结构 生理机能方面没有普遍提高 进化处于同一水平 趋异进化是分化式 生物类型由少到多 进化的基本方式 是生物多样化的基础 如北极熊 Ursusmaritimus 是从棕熊 Ursusarctos 发展而来 第四纪的更新世时 一次大冰川将一群棕熊从主群中分了出来 他们在北极严寒环境的选择之下 发展成北极熊 北极熊是白色的 与环境颜色一致 便于猎捕食物 头肩部成流线形 足掌有刚毛 能在冰上行走而不致滑到 并有隔热和御寒的作用 北极熊肉食 棕熊虽然也属食肉目 却以植物为主要食物 适应辐射 趋异进化 趋异进化的结果使亲缘相同或相近的一类动物适应多种不同的环境而分化成多个在形态 生理和行为上各不相同的种 形成一个同源的辐射状的进化系统 即是适应辐射 adaptiveradiation 适应辐射常发生在开拓新的生活环境时 当一个物种在进入一个新的自然环境之后 由于新的生活环境提供了多种多样可供生存的条件 于是种群向多个方向进入 分别适应不同的生态条件 有的上山 有的入水 有的住到阴湿之处 有的进入无光照的地下等 在不同环境条件选择之下 他们终于发展成各不相同的新物种 适应辐射 真核生物的起源 目前在沉积地层中发现的最古老的化石是出现于34亿年前的原核生物 而最早的真核生物化石不超过20亿年前 真核生物细胞要比原核生物细胞复杂得多 复杂的真核细胞表现了细胞内区域的高度组织性 细胞内各种分化的细胞器都有明确的分工和相互合作 具有膜包被的细胞器即区域高度组织性的真核细胞是如何从较简单的原核细胞进化来的呢 真核细胞的内膜系统是原核细胞的外膜向内折入而发展起来的 线粒体和叶绿体等细胞器的形成 内共生学说 原始的较大的原核细胞可以吞入较小的原核细胞 被吞入的原核细胞通过内共生变成了细胞器 内共生学说认为 原来被吞入的需氧的细菌可变为线粒体 被吞入的具叶绿素和光合作用功能的蓝细菌变成了叶绿体 如此 便逐渐完成了向真核细胞的进化 内共生学说 的实验支持 生物细胞间的内共生现象是