《大历史-虚无与万物之间》第五章-课件

大历史虚无与万物之间门槛5

生命出现38亿年前到800万年前本章知识框架生命出现生命的故事生命的起源地球生命简史地球上最早的生命——微生物光合作用呼吸作用和真核细胞有性繁殖细胞组成躯体脊椎动物登上陆地恐龙和哺乳动物生物大灭绝地球——太阳系中唯一存在生命的星球，这一章我们将看到生命是如何从简单的细菌演化成复杂的脊椎动物，直到演化出今天的你我……1生命故事如何定义生命？1通过进食、呼吸或者光合作用（新陈代谢），它从环境中汲取能量。2它进行自我复制（繁殖）。3经过许多世代，它可以改变特征以适应变化的环境（适应性）。达尔文和进化论时间背景著作思想影响意义18世纪之前神创论认为上帝创造的万物和今天的生物没有什么变化1809年英法学者开始关注动植物起源问题《动物哲学》演化是动物主观意愿主导的第一部系统阐述演化思想的著作1859年灭绝物种化石大量发掘以及动物学和胚胎学研究的发展《物种起源》达尔文提出自然选择理论达尔文的思想引起巨大争议19世纪60年代孟德尔遗传学说孟德尔进行豌豆实验，说明了生物能隔代遗传，并不是只靠父母双方共同给予延伸了达尔文理论，并抨击了拉马克文主义（生物在生存过程中的某些特质可以遗传）20世纪40年代种群遗传学兴起“新达尔文主义”物种变异由基因突变引起支持演化理论发展整个20世纪达尔文主义都遭到原教旨主义者的诽谤和攻击1996年罗马教廷承认演化论大多欧洲国家官方教育体系将演化论顺利纳入课程之中生物的多样性是如何出现的？直到19世纪这个问题才被现代科学解释。达尔文的进化论被列为19世纪自然科学三大发现之一（另外两个是细胞学说和能量守恒转化定律），具有重大意义。2生命的起源直到19世纪中期，科学家们一直都相信生命自然发生说，新生命能够自发的从旧生命腐烂的残骸中出现，如腐烂的食物中出现蛆。直到法国细菌学家路易巴斯德在灭菌环境下进行试验：一旦空气被杀毒和灭菌之后，就不会再有生命存在，才证明生命自然发生说是错误的。生命只能来自生命。神创万物生命自然发生生命来自外太空最早的生命形式：单细胞微生物。生命开始的时间：35亿年之前——目前发现过最早的生命有机体化石，生命出现的时间很可能远远早于这个时间。微化石：微化石不是肉眼可见的。图中的岩石样品来自澳大利亚西北部，其中保留了一些近35亿年前的微化石，是迄今为止发现的最古老的化石，并且也是地球上生命最早存在的直接证据。生命最初是如何源自非生命的？化学进化论20世纪20年代提出，指经过自然选择，分子缓慢进化为氨基酸（蛋白质的基本构成元素）和核苷长链（核酸的基本构件），造就了第一批有机物。1952年米勒的实验表明了简单的氨基酸和核苷很容易在无氧的大气中生成。模拟原始海洋模拟原始大气环境模拟天空中的闪电模拟降雨过程米勒实验：模拟了地球初期的环境。实验开始一周后试管变成暗红色，管壁上有一层软泥，由多种有机分子组成，这些分子至少含有六种氨基酸，而蛋白质就是由氨基酸构成。化学进化论将生命的起源分为4个阶段：1从无机小分子生成有机小分子2从有机小分子物质生成生物大分子物质3从生物大分子物质组成多分子体系4有机多分子体系演变为原始生命地球生命简史3地球上最早的生命——微生物最初的细胞群，它主要有三个分支，或者说领域，分别是细菌、古菌、和真核生物Luca早期细菌会利用发酵——一种无氧的新陈代谢形式原核生物之一，生活在恶劣的环境，在新陈代谢时，可以利用较简单的无机化合物，比如硫、微生物将较小细胞吞噬后并没有吃掉，而是困在自己体内，由此出现真核细胞原核生物真核生物古菌细菌1无细胞核的单细胞微生物，通过分裂进行复制（繁殖）2它们食用自己周围简单的分子来获取能量和食物常见的原核生物——大肠杆菌大约38亿年前到6亿年前4光合作用生命需要能量：生命逐渐耗尽它们周围的氨基酸和蛋白质，它们需要新的获取能量的方式。光合作用：是指一些细胞设法利用空气中的二氧化碳(其他细胞通过发酵排泄出来的废物)的过程。光合作用由于最初的细菌无法利用氧气，它们逐渐消亡，取而代之的是进化出利用氧气的细菌，直到今天，厌氧细菌依然存在，但喜氧细胞主宰着世界。进行光合作用的细菌可以直接以太阳能为生，把太阳能储存起来，为之后食用植物的动物提供能量。这些细菌把氧气作为废弃排出，导致大气中的氧气比例发生改变从大约1%到如今的20％。光合作用带来的影响一半的光合作用都是由单细胞海洋浮游生物完成大约34亿年前到25亿年前5呼吸作用和真核细胞定义：与光合作用相反的一种过程，发生呼吸作用时，分子吸收和消耗氧气来消化碳水化合物释放被分子利用过的能量，同时将二氧化碳和水作为废物排出。

呼吸作用光合作用

二氧化碳氧气呼吸作用真核细胞1真核细胞比原核细胞更大2细胞中央有细胞核和细胞器进行光合作用的细菌变成了叶绿体，呼吸氧的细菌变成线粒体发展为之后的藻类和植物捕食其他生物的真核生物发展为之后的变形虫、真菌、动物大约25亿年前到15亿年前6有性繁殖有性繁殖无性繁殖：有些生物的子代会精确的复制母体的基因负责繁殖的细胞发生分裂时，不再成倍增加，而是子代细胞与另一个亲代有机体的子代细胞结合。真核生物在食物匮乏期相互吞噬，他们的细胞核有时融合，有时制造出DNA（各自出一半），有性繁殖很可能来自于同类相残。当每个亲代的基因在有性繁殖中重新结合时，子代中出现了更多样化的基因组合，子代更大程度上的复杂性推动了进化的速度。大约10亿年以前无性繁殖7细胞组成躯体一些真核细胞聚集起来过着集群的生活一个群落的细胞依靠相互发布的指令开始协作，从而出现多细胞体细胞更加专注于特定的职能，合作的组织进而变为器官个体真核细胞多细胞有机体在6亿年前到5.5亿年之间，几乎所有的多细胞躯体都是柔软的、凝胶状的，它们是最早的生命有机体，大到足够可以肉眼看见，它们生活在海洋里，以微生植物为食，或者相互吞噬。大约7亿年前到6亿年前埃迪卡拉生物群复原图，生活在5.65-5.43亿年前的前寒武纪一大群软体躯的多细胞无脊椎动物。寒武纪生命大爆发5.42亿年前出现了多种多样的生命形态，包括三叶虫。奇虾等生物，被称作寒武纪生命大爆发。8动物有了脊椎脊椎动物时间：5亿年前，海洋中肌肉发达的小型滤食性动物演变而来文昌鱼：脊索动物，从低级无脊椎动物进化到高等脊椎动物的中间过渡的动物脊索，是具有一定硬度的棒状结构，可以起到支撑作用海口鱼大约5亿年前到4亿年前9登上陆地植物最早生活在水里，要迁移到陆地需要长出宽大的叶状体来吸取阳光里的能量，和将藻类固定在岩石上的固着器。陆地上的阳光比水中的更强烈，所以陆地植物的细胞及表皮进化出一层光滑的锁水层，表皮上的毛孔叫做气孔，能够控制气体的运动，从而完成光合作用和呼吸作用。植物进化出木质素，植物体内有细微的导管可以输送营养，导管外面木质素能保证水分不流失，而且木质化的导管硬度更高，所以植物可以直立生长。大约4亿年前到3.6亿年前植物真菌包含霉菌、酵母、块菌等。目前已经发现了6万种真菌，据估计存在15万种真菌。真菌霉菌酵母菌大型真菌早期陆地移生动物（无脊椎动物）节肢动物：体表覆甲有助于其在陆地上爬行和锁水。如马陆和蜈蚣。登上陆地所面临的挑战：锁水、体型过大蠕虫：生活在潮湿的岩缝3.8亿年前，陆地上出现树木，为陆生动物提供条件，陆生动物在进化的过程中产生了全新的物种：蜘蛛、昆虫、蜗牛等，也产生了新的生态相互作用脊椎动物登上陆地（两栖动物）鱼鳍进化出四肢，四肢进化出手指和脚趾，鱼鳔进化成最早呼吸的肺。动物大约4亿年前到3.6亿年前9恐龙和哺乳动物恐龙始祖鸟基本上陆生生物，体型差距巨大，它们发展出交配模式和早期育儿技巧，已于6500万年前全部灭