生命起源与生物进化

生命起源与生物进化1第1页，共60页，2023年，2月20日，星期一第一节生命起源与演化历程第二节生物进化规律第2页，共60页，2023年，2月20日，星期一第一节生命起源与演化历程

一.生命起源

地球上有种类繁多的生物，植物约30万种，动物约150万种，微生物约10万种。也有人认为地球上的生物应为4~500万种。3第3页，共60页，2023年，2月20日，星期一

有关生命的起源，曾有两种观点：地外起源论和地内起源论（1）地外起源论

这种观点认为生命起源于银河系别的星球上的细菌或孢子，通过辐射压力或附着于陨石上而传播到地球，之后发展演化而成。其依据是：在宇宙中发现有机分子的存在,在陨石中已分析出氨基酸、脂肪酸等。但目前还没有外星球上存在生物的确切证据。

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这是多数学者的观点，认为地球上的无机物在特定的物理化学条件下，形成了各种有机化合物，再经过一系列的化学过程转化为有机体。其过程大致可分为三个阶段：

①有机化合物形成阶段：原始海洋中的N，H等元素和H2O，CO，CO2，H2S，甲烷等无机化合物，在紫外线、电离辐射、高温、高压等一定条件下，形成氨基酸、核苷酸及单糖等有机化合物；（2）地内（自然）起源论－化学进化论5第5页，共60页，2023年，2月20日，星期一

②生物大分子形成阶段：氨基酸、核苷酸等有机化合物，在海洋中聚合成复杂的有机化合物，如蛋白质、核酸--生物大分子；

③生命形成阶段：多个生物大分子聚集，形成以蛋白质和核酸为基础的多分子体系—原生体，它具有初步的生命现象—从周围环境中吸取营养，将废物排出体外。

从此，生命开始从化学进化转入生物进化阶段，大量的化石记录证实了生命是在地球上发生的，生物是随地球的发展而演化的。6第6页，共60页，2023年，2月20日，星期一二.早期生物的发生和演化

保存于寒武纪以前的岩石中的化石记录表明，早期生物演化经历了4次重大事件

（1）生命的出现：最早的生物化石出现于38亿年前的地层中—南非无花果树组（FigTree)燧石中的棒状细菌和球状细菌它们均为单细胞生物，其中球状细菌直径17～20μm.在澳大利亚发现35亿年前的叠层石的丝状体7第7页，共60页，2023年，2月20日，星期一（2）生物的分异：表现为生物多样性发展—属种数量的增加。如加拿大Ontaria（安大略省）西部20亿年前的地层中出现8属12种微化石。表明当时的原核生物已有相当的发展和繁盛，可能与当时大气开始充氧有关。8第8页，共60页，2023年，2月20日，星期一9第9页，共60页，2023年，2月20日，星期一

（3）真核生物的出现：以宏观藻类的出现为特色，如我国17.5亿年前串岭沟组中发现的Vendotaenides（文德带藻）

（4）后生动物的出现：

出现于6～7亿年前。主要为软躯体生物。以埃迪卡拉动物群为代表，是指Z后期出现的，主要由腔肠动物（67%水母、海鳃纲）、环节动物（25%）、节肢动物（似三叶虫）（5%）组成的不具外壳的多细胞后生动物群。我国发现地点：鄂西、陕南、淮南、辽南和黑龙江。10第10页，共60页，2023年，2月20日，星期一前寒武纪的生命类型13800百万年有机碳微结构3500百万年球状细菌11第11页，共60页，2023年，2月20日，星期一3500百万年丝状细菌750-800百万年后生动物（蠕虫类）前寒武纪的生命类型212第12页，共60页，2023年，2月20日，星期一环节动物腔肠动物700-600百万年（埃迪卡拉动物群）环节动物前寒武纪的生命类型313第13页，共60页，2023年，2月20日，星期一埃迪卡拉动物群及复原图14第14页，共60页，2023年，2月20日，星期一三显生宙生物的演化显生宙生物演化经历了两大飞跃（1）动物界的第一次大发展

①小壳动物群的出现：震旦纪末期出现、寒武纪初大量繁盛，个体微小（1—2mm），具外壳的多门类海生无脊椎动物群。包括软体动物门中的软舌螺、单板类和腹足类，腕足类以及分类位置不明的类型。

意义：第一个带壳生物群，寒武纪（古生代）的起点15第15页，共60页，2023年，2月20日，星期一16第16页，共60页，2023年，2月20日，星期一②澄江动物群的出现

寒武系底部继小壳动物群之后出现的第一个无壳和具壳的混生化石群。包括三叶虫、水母、蠕虫类、甲壳纲及分类位置不明的节肢动物、腕足类、藻类及鱼形动物意义：是寒武纪初期生物大爆发的典型代表。17第17页，共60页，2023年，2月20日，星期一

澄江动物群18第18页，共60页，2023年，2月20日，星期一昆明鱼海口鱼19第19页，共60页，2023年，2月20日，星期一(2)动、植物从水生到陆生的发展

①植物的发展：在志留纪末期－早、中泥盆世，由于大陆面积的扩大，植物完成了登陆的使命。以出现裸蕨植物为代表，产生茎、叶的分化，发育了维管束系统。20第20页，共60页，2023年，2月20日，星期一21第21页，共60页，2023年，2月20日，星期一②动物的发展

在晚泥盆世，出现了鱼类向两栖类的演化，动物完成了登陆的使命。以出现总鳍鱼类为代表，具有强大的肉鳍，当水体干枯时，可用肉鳍爬行。C演化为两栖类。22第22页，共60页，2023年，2月20日，星期一23第23页，共60页，2023年，2月20日，星期一(3)动物界的发展

遵循着从简单到复杂，从低级到高级的发展规律

经过了从原生动物—原始多细胞动物—腔肠动物（两胚层动物）—三胚层动物—脊椎动物的演化过程。24第24页，共60页，2023年，2月20日，星期一25第25页，共60页，2023年，2月20日，星期一26第26页，共60页，2023年，2月20日，星期一27第27页，共60页，2023年，2月20日，星期一28第28页，共60页，2023年，2月20日，星期一第一节生命起源与演化历程第二节生物进化规律29第29页，共60页，2023年，2月20日，星期一（二）生物进化的途径与原因

物种是进化的单元，也是繁殖后代的单元。进化的过程是物种不断演变的过程，新种不断出现，旧种不断绝灭。物种形成就是指新种的形成。第二节生物进化规律30第30页，共60页，2023年，2月20日，星期一一、遗传

遗传是生物通过繁殖作用不断的传衍后代，它是生物进化的基础。遗传具有稳定性，同时又具有可变性。

物质基础——细胞核中的染色体

基因——染色体上有一种决定性状发育的物质，基因主要由去氧核糖核酸(DNA)组成，每个去氧核糖核酸分子又由许多去氧核苷酸单体组成。第31页，共60页，2023年，2月20日，星期一二、变异

变异是同种个体之间的微小差异。同一物种的个体之间总会有一些差异，决不会有两个完全一样的个体，这就说明变异是一切生物普遍具有的共同特征。第32页，共60页，2023年，2月20日，星期一

遗传的奥秘在于DNA分子中碱基序列的变化。主要有以下三种：

（1）基因重组（2）基因突变（3）染色畸变第33页，共60页，2023年，2月20日，星期一特征（1）变异是相关的，有机体的一部分发生变异，也会引起其他部分发生变异，如长颈鹿。（2）变异有遗传的，也有不遗传的，只有遗传的变异才能对进化起作用。（3）变异不仅表现在外部形态上，而且表现在内部结构上。第34页，共60页，2023年，2月20日，星期一遗传与变异的关系

在生物进化过程中，变异是一种创造性因素，遗传是一种稳定性因素。

没有变异，生物只能产生相同的物种，进化无法进行；没有遗传，生物没有相对稳定性，不能成其种类，也不可能有进化

因此，遗传和变异之间的相互作用是生物进化的基本动力。第35页，共60页，2023年，2月20日，星期一三、隔离(1)地理隔离如华南虎和东北虎在体型大小、毛色深浅和毛的长短等方面都产生了明显的差异，已形成了两个地理亚种。第36页，共60页，2023年，2月20日，星期一(2)生殖隔离是指居群间由于基因型差异使得基因交流不能进行，最终会导致形成不同的亚种、新种。第37页，共60页，2023年，2月20日，星期一四、自然选择

指生物在其生活的环境中，能够适应者被保留，不能适应者被淘汰的过程。实质是使种内居群的遗传物质朝着更有利于适应外界环境方向变异。原理：生物个体间的变异有些对生存有利，有些对生存不利。在生存竞争中（争夺食物、生存空间和配偶），具有有利变异的个体得到保存，具不利变异的个体受到淘汰。达尔文把这种自然界淘劣留良的作用称为自然选择。

第38页，共60页，2023年，2月20日，星期一（三）成种方式

(1)渐变论为达尔文的观点，认为成种作用是渐变的，即一个原始物种在自然选择作用下，性状逐渐分化，使得遗传变异逐渐积累，最终形成新种，而且新种与旧种之间有过渡类型。强调线系变异。但过渡类型在化石中不多见。第39页，共60页，2023年，2月20日，星期一（2）突变论以点断平衡论为代表。由埃尔德雷奇和古尔德在1972年提出的理论。认为一个生物谱系的进化是由物种形成的形态迅速变化时期和形态无多大变化的静态平衡时期所组成。成种过程是突然发生的。认为新种与旧种之间无过渡类型。目前这种观点较为流行。第40页，共60页，2023年，2月20日，星期一(四)生物的进化模式

适应——生物在其形态结构以及生理机能等方面反映其生活环境和生活方式的现象，这是自然选择保留生物机能的有利变异、淘汰不利变异的结果，是生物对环境的适应。

特化——一种生物对某种生活条件特殊适应的结果，使其在形态和生理上发生局部的变异，而整个身体的组织结构和代谢水平并无变化。这种现象叫做特化。第41页，共60页，2023年，2月20日，星期一39

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适应辐射

趋异（分歧）—起源于同一始祖类型的生物，由于适应不同的环境而发生物种分化，一个种分化为两个或两个以上的种。

适应辐射—某一类群的趋异向着各个不同方向发展，适应多种生活环境。如中生代的爬行动物。（规模大，较短时间内完成）

第42页，共60页，2023年，2月20日，星期一中生代爬行动物的适应辐射1.海中游泳的鱼龙；2.陆上食草的剑龙；3.陆上食肉的跃龙；4.空中飞翔的翼龙第43页，共60页，2023年，2月20日，星期一适应趋同

生物亲缘关系疏远的生物，由于适应相似的生活环境，而在形体上变得相似如：鱼、鱼龙、海豚、鲸都呈鱼形;

趋同仅是表面现象，并没有改变生物原来的体制。第44页，共60页，2023年，2月20日，星期一趋同现象的实例1（a)单体珊瑚（锥状）；（b）李希霍芬贝；（c）固着蛤类马尾蛤第45页，共60页，2023年，2月20日，星期一适应趋同(例2)46第46页，共60页，2023年，2月20日，星期一（五）生物进化的特点和规律

(1)进步性发展

自生命在地球上出现以来，生物界经历了由少到多、由低级到高级的进化发展过程，是一种上升的进步性发展。

第47页，共60页，2023年，2月20日，星期一

①从异养到自养的发展

异养——单细胞的细菌（原核生物）以周围环境的有机质为养料。自养——原核生物演化出具叶绿素的蓝绿藻，能够进行光合作用，从无机物合成有机养料。第48页，共60页，2023年，2月20日，星期一②从二极生态模式到三极生态模式

二极——蓝绿藻和细菌构成了早期生物界自养和异养、合成与分解两个环节，形成了一个菌藻生态体系。三极——随着真核细胞的出现，开始了动植物的分化，构成了一个三极生态系统。

绿色植物——自然界的生产者

动物——自然界的消费者

细菌真菌——自然界的分解者第49页，共60页，2023年，2月20日，星期一③从水到陆的发展

四亿年前，植物先行登陆，而后是动物登陆，逐渐形成了现代的动植物体系。第50页，共60页，2023年，2月20日，星期一(2)进化的不可逆性

指已经演变的物种不可能恢复祖型，已经灭亡的种类不可能重新出现。生物的进化发展是不可能走回头路的。

第51页，共60页，2023年，2月20日，星期一(3)相关律和重演律

相关律——居维叶（G.Cuvier）提出，认为生物身体的各部分的发展是密切相关的，环境条件的变化使生物的某种器官发生变异时，必然会有其他的器官随之变异，同时产生新的适应。第52页，共60页，2023年，2月20日，星期一

个体发育——生物的每个个体从其生命开始到自然死亡都要经历一系列发育阶段。如：昆虫有卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段。

系统发生——指生物类群的起源和进化历史。生物类群不论大小都有其起源和发展历史。第53页，共60页，2023年，2月20日，星期一

重演律——系统发生和个体发育是密切相关的，生物总是在其个体发生的早期体现其祖先的特征，然后才体现其本身比较进步的特征。因此，个体发育是系统发生的短暂重演。54第54页，共60页，2023年，2月20日，星期一39

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个体发育与系统发生之间的关系(举例)

系统发育：即生物系统的发生和演变过程个体发育：即个体从生命开始到死亡为止的演变过程第55