生物演化的過程.ppt

焦點1,生物演化的過程,生物演化的過程,有機演化,原始大氣,沼氣氨氣氫氣硫化氫水蒸氣無氧氣,原始大氣成分,閃電,輻射線,高溫簡單有機物閃電,輻射線,高溫複雜有機物,最原始生命(異營),細菌(原核,異營)藍綠藻(原核,自營)大氣出現氧氣有氧呼吸的生物,焦點2,模擬有機演化的實驗,尤里,米勒福克斯,原始大氣胺基酸放電加熱胺基酸蛋白質,卡爾文,原始大氣射線嘌呤,嘧啶胺基酸,醣類,焦點3,脊椎動物的演化,脊椎動物的演化,爬蟲類兩生類魚類,哺乳類,鳥類,焦點4,演化論的演進,早期的演化思想,1.過於主觀2.無周密理論系統3.缺乏證據,中世紀以前,神創說：上帝創造萬物各物種設計完美上帝賦予物種角色,文藝復興之後,不再受教會束縛科學家質疑神創說,林奈,比對生物標本發現物種會變個體間存有變異,比較解剖學,比對不同物種的相同器官ex.痕跡器官,同源器官,拉馬克動物哲學,用進廢退說：1.物種並非固定不變2.生物會修正器官適應環境變化,拉馬克-用進廢退說,3.常用器官發育變大不用的器官會退化4.性狀因環境而改變獲得新性狀可遺傳,1831小獵犬號,加拉巴哥群島生物類似南美洲生物ex.雀鳥,大型陸龜,1858,英國倫敦林奈學會達爾文&華萊士共同發表有關物種形成的看法,達爾文,根據生物的分佈,形態,行為,化石紀錄堆論演化的事實,史本塞,定名天擇：適者生存不適者淘汰,焦點5,達爾文的演化論,達爾文-天擇說,(自然淘汰說)1.古生物化石古生物物種不同於現存生物,遺傳變異,2.生物演化前須有遺傳變異a.個體間有個別差異b.部分特徵可遺傳,生物潛能,3.有繁殖潛能產生大量後代a.造成過度繁殖b.無法廣泛分佈,生存競爭,4.受限於食物,空間導致生存競爭a.淘汰老弱病殘b.最適合環境者才可生存,繁殖後代,環境因子(天擇),5.環境因子影響個體存活適者生存,不適者淘汰,6.生物演化,長時間連續漸變7.生物有共同祖先,8.演化過程：,適者生存生存競爭過度繁殖遺傳變異,生物演化必備條件,1.可遺傳的變異2.天擇發揮作用,天擇說的中心思想,物競天擇適者生存,達爾文的成功因素,1.賴耳地質學原理2.馬爾薩斯人口論,1.智利的內陸高地,海洋貝殼化石2.阿根廷安帝斯山脈物種並非固定,隨時間而改變,3.加拉巴哥的陸龜,適應不同環境不同形狀,習性4.加拉巴哥的雀鳥,焦點6,天擇,同一區域,不同微環境天擇同一物種分為不同表型,焦點7,演化的模式,演化的模式,a.穩定型天擇b.方向型天擇c.分歧型天擇,焦點8,遺傳變異與演化,改變生物演化,1.突變2.基因流動3.基因漂變4.天擇,大環境發生變化,族群結構發生變化適應環境的特性存活率較高,遺傳變異,演化的基礎天擇決定演化的方向,生物發生演化,基因頻率改變環境穩定,無突變,無遷徙基因頻率不變,突變,1.生物演化的基礎2.突變基因(隱性)大多是有害的3.突變的機率很小,突變基因,有利或有害須視生活環境而定,遺傳再組合,受精作用基因重組減數分裂1.同源染色體聯會2.非同源染色體組合,焦點9,新物種的形成,種,很大的族群單位分類的基本單位同族群可自由交配產生有生殖力的後代,成種作用,物種形成的先決條件生殖隔離生殖隔離的先決條件地理隔離,新物種的形成,形成新物種生殖隔離地理隔離遺傳變異,1.地理隔離,2.棲所隔離3.行為隔離4.機械隔離5.遺傳隔離6.生殖隔離,生殖隔離,不同物種雜交：1.後代無生殖力2.形成異源多倍體,輻射演化,原始不同物種物種(物種歧異度增加),輻射演化,焦點10,生物演化的解剖學證據,生物演化的,解剖學證據同源器官痕跡器官,同源器官,胚胎發生來源相同構造相似適應環境外觀,功能差異大,同源器官,鯨豚鰭狀前肢蝙蝠翼馬前肢人前肢,痕跡器官,突變造成器官退化與用進廢退無關,痕跡器官,無翼鳥翼退化蛇四肢退化洞中,地底生物眼退化,人的痕跡器官,盲腸,闌尾,體毛動耳肌,智齒尾椎肌,尾椎骨,同功器官,胚胎發生來源不同構造不同適應環境功能相同,同功器官,鳥類的翼昆蟲的翅鼯鼠的飛膜均具飛翔功能,焦點11,生物演化的胚胎學證據,血緣關係相近,經歷相似的胚胎發生過程1.生物皆起源於單細胞2.皆由受精卵形成胚胎,胚胎早期差異很小,早期胚胎皆具有尾胚胎咽部鰓裂胚胎心臟一心房一心室,胚胎發育後期,適應環境產生差異ex.人類的尾消失鰓裂變為耳咽管,重演說,赫克爾1866提出：胚胎發育過程是物種演化的縮影胚胎發生史重演種族發生史,分類階層大的特徵,先出現分類階層小的特徵後出現,種族演化胚胎發生,歷時較長費時較短省略,改變部分過程,焦點12,生物演化的地理學證據,生物地理學,研究各地生物分佈及地殼變動的關係了解特定生物的演化關係,種源中心,某種生物(某類生物)的物種起源中心只在某一時間,地區僅出現一次然後逐漸向外擴散,種源中心,人類非洲雉科鳥類亞洲鱷類南美洲,種源中心,等屬線(等科線)數據最高的中心,生物的分佈範圍,黑猩猩,大猩猩,非洲象,獅子非洲紅毛猩猩東南亞熊貓,老虎亞洲,生物的分佈範圍,卵生哺乳類澳洲無翼鳥紐西蘭駱馬,羊駝,樹獺南美洲,澳洲,有袋類,卵生哺乳類中生代與其他陸地分離新生代無胎盤動物競爭,單孔類,生殖孔與泄殖腔同屬一個開口卵生哺乳類鴨嘴獸,針鼴,島嶼生物,源自相鄰大陸加拉巴哥群島鄰近南美洲西岸威德角群島鄰近非洲西岸,長久地理隔離,島嶼具獨特生物,不連續分佈,短吻鱷：中國長江流域,美國東南部木蘭科植物：亞洲東部,美國東部,新生代初期,溫和,亞洲與北美洲相連新生代末期,寒冷僅分佈於低緯度地區,焦點13,生物演化的分子生物學證據,生物皆源自共同祖先,1.核苷酸8種2.胺基酸20種3.醣類提供能源4.ATP直接供能5.細胞構造功能相似,蛋白質比對,比對特定酵素的胺基酸序列親緣關係愈近胺基酸差異愈小,DNA比對,比對特定基因的氮鹼基序列親緣關係愈近鹽基序差異愈小,粒線體DNA,屬於母系遺傳分析粒線體DNA現代人源於非洲,焦點14,生物演化的化石證據(最有力的直接證據),化石,古生物遺骸,生活痕跡僅代表極少部分古生物形成化石,發現化石機率很低=0.013%,生物體的堅硬部分,石化作用形成化石(多見於沉積岩),冰層中的化石,不易被微生物分解ex.西伯利亞長毛象,陸上生物的遺骸,易被吞食,腐化,風化不易形成化石,火山灰,瀝青坑,迅速掩埋覆蓋遺骸可形成化石,化石年代的鑑定,上層較新下層古老碳14法絕對年代鉀氬法鉛鈾法,相對年代,碳14法,測定三萬年以內C14N14測定六萬年以內C14C12,半衰期5730年,半衰期5600年,鉀氬法,測定三萬百萬年K40Ar40,半衰期13億年,鉛鈾法,測定百萬年以上U238Pb206U235Pb207釷232鉛208銣87鍶87,焦點16,生物的演化,前寒武紀,原生代始生代,始生代,最古老的原核生物澳洲西岸淺海疊層石(35億年)成群的絲狀藍綠藻,原生代,15億年前開始出現真核生物25億年前大氣中開始有氧氣,最古老的多細胞動物,發現於澳洲南部伊的亞卡藍山生存於16億年前,原生代,7億年前動物的起源,古生代,二疊紀石炭紀泥盆紀志留紀奧陶紀寒武紀,寒武紀(5.44億年前),藻類歧異三葉蟲繁盛無脊椎動物門起源,寒武紀,節肢動物代表三葉蟲軟體動物代表鸚鵡螺,奧陶紀(5.05億年前),魚類,陸生植物出現無顎類脊椎動物開始海生藻類繁盛,志留紀(4.38億年前),原始維管束植物,蛛形類出現無顎類脊椎動物歧異植物,節肢動物開始在陸地群聚,泥盆紀(4.08億年前),出現裸子植物,兩生類,無翅昆蟲硬骨魚歧異化,石炭紀(3.6億年前),原始爬蟲類出現兩棲類優勢廣闊維管束植物林首次出現種子植物,石炭紀,氣候炎熱潮濕巨大木賊,石松,樹蕨形成森林植物遺骸形成煤層,二疊紀(2.86億年前),似哺乳類的爬蟲爬蟲類輻射演化現代昆蟲目起始大部分的海生無脊椎動物滅絕,三疊紀(2.45億年前),恐龍類出現卵生哺乳類出現裸子植物優勢,侏儸紀(2.08億年前),始祖鳥出現恐龍優勢裸子植物優勢,恐龍,三疊紀侏儸紀板龍劍龍翼龍異特龍黑瑞龍,始祖鳥-侏儸紀,鳥類特徵：羽毛,翅膀爬蟲類特徵：上下頜有齒,尾長,翅端有三指,指端有爪,白堊紀(1.44億年前),被子植物興起恐龍,大部分生物滅絕於白堊紀末期,新生代,現代世更新世鮮新世中新世第三紀漸新世始新世古新世,第四紀,古新世(6500萬年前),靈長類出現哺乳類,鳥類,傳粉昆蟲輻射演化,始新世(5700萬年前),種子植物優勢哺乳類和鳥類時代肇始,漸新世(3400萬年前),單子葉植物興起靈長