生物：生命树.ppt

生命树,化石的证据,胚胎学的证据,解剖学的证据,生物地理学的证据,生物化学的证据,生物分类系统,演化证据,亲缘关系的重建,鸟类与爬虫类,病毒与生命树的关系,课程概念,演化证据,演化理论的证据化石解剖学胚胎学生物地理学生物化学的研究,配合课本P.58,化石的证据,化石的定义：古代生物留下的构造或活动痕迹。提供了古生物曾经存在与各种活动的证据。,配合课本P.58,化石的证据,化石在岩层中的位置可以决定化石的相对年代。比对不同岩层的化石，可以推估生物出现、灭绝年代，作为探究生物演化过程的线索。地质学家根据地球上地层形成的先后顺序与当中所含的化石，建立“地质年代表”。,配合课本P.58,地质年代表与生物历史,5,配合课本P.60,解剖学的证据,来自共同祖先的物种可能在外表上有很大的差异，但也有相同祖先传承而来的同源构造。例如：人类的手、猫的前肢、鲸的泳鳍及蝙蝠的翅膀等。其内部构造具有相同的组成模式。,配合课本P.59,7,同源构造,配合课本P.59,解剖学的证据,后代演化出不同形态及功能的构造，称为趋异演化，是探讨生物演化的重要证据。,配合课本P.59,胚胎学的证据,不同生物的发育生长过程有许多相似之处。比较脊椎动物之胚胎发育过程的前期，彼此间相当类似。由早期胚胎的相似性，显示牠们可能有共同的祖先。,配合课本P.61,10,胚胎学的证据,鳃裂,11,配合课本P.61,鳃裂是脊椎动物在胚胎期或幼年期位于颈部的凹陷构造，但除了鱼类后来会形成呼吸的鳃外，其他大多数脊椎动物成长后并不会发展成鳃。,生物地理学的证据,生物地理学：研究生物在地球上分布的范围和原因，藉此推论部分生物演化的过程。某些类群生物的祖先最先出现在一地区，之后散布到其他的地方，再因地质的变动或环境压力而逐渐演化成不同的物种。原先起源的地区则称为物种的起源中心。,配合课本P.62,生物地理学的证据,绵羊属动物的散布与演化。,物种的起源中心,配合课本P.62,古生物的分布,14,配合课本P.63,古生物学的证据显示，有些大陆上有相同的爬虫类化石、舌羊齿（蕨类）植物化石的出现。由于这些爬虫类与植物不易横越海洋散布，表示这些生物的祖先原先可能生存在同一块大陆，后来因陆块分离而分散各地。,古生物的分布,(a)黄色陆块为冈瓦那大陆。(b)化石分布显示这些陆块曾经有相同的生物。,15,配合课本P.63,古生物的分布,16,配合课本P.63,在9千万年前，澳洲与其他大陆分离，就有了不同的演化过程，因此在澳洲的哺乳动物，除了欧洲人后来带去的狗、兔子等胎盘类哺乳动物，绝大多数都是有袋类。但在世界其他地方，除了美洲以外，有袋类大都已灭绝，由胎盘类哺乳动物取而代之。,生物化学的证据,亲缘关系愈近，DNA、RNA的碱基序列或蛋白质胺基酸序列愈相似。如果差异很大，可能是因为累积许多突变与变异，使两者亲缘关系变远。目前大多用DNA序列的比对来推断物种间的亲缘演化关系。,配合课本P.64,生物化学的证据,配合课本P.64,亲缘关系的重建,通常科学家藉由形态构造的特征或生物化学的分子相似性，来重建生物彼此间的亲缘关系。然而也要考虑由不同祖先在相似环境中，演化出相似构造的可能性。这些亲缘关系的重建，往往要由化石的证据，比较现生物种身体的解剖、胚胎的发育、地理的分布，甚至由生物化学的分子组成差异，来推断物种的亲缘关系。,配合课本P.65,鸟类及爬虫类亲缘关系的重建,早期科学家就从外形及解剖上比对鸟类与爬虫类，发现两者有许多相当类似的构造，从而怀疑两者可能存在密切的亲缘关系。如果这个看法正确，那么应该会有兼具鸟类和爬虫类特征的物种存在过，在1861年出土的始祖鸟化石便支持了上述观点。,配合课本P.65,鸟类及爬虫类亲缘关系的重建,配合课本P.66,鸟类及爬虫类亲缘关系的重建,以往在生物分类上，鸟类、爬虫类及哺乳类被区分成三个分类群，在演化上则有学者认为爬虫类为鸟类及哺乳类的共同祖先。,配合课本P.66,鸟类及爬虫类亲缘关系的重建,随着日益增多的化石出土，以及更多的解剖学、胚胎学、DNA与蛋白质序列等证据的提出，生物学家得以重建鸟类与爬虫类的亲缘关系。,配合课本P.65,鸟类及爬虫类亲缘关系的重建,目前认为，鸟类与已灭绝的恐龙可能只是爬虫类漫长演化过程中的一个小分支。,配合课本P.67,鸟类及爬虫类亲缘关系的重建,与鸟类的亲缘关系恐龙现生爬虫类哺乳类（恒温）最近许多化石证据更显示，远古的鸟类甚至与恐龙难以区分。,配合课本P.67,林奈的分类系统,林奈以1个或少数几个方便观察的特征为考虑，建立了一套简单易用的分类系统。对分类学的贡献“界、纲、目、属、种”层级分类系统。“二名法”的生物命名法则。,林奈,配合课本P.68,林奈的分类系统,林奈创建分类系统所抱持的想法各种生物都是上帝创造的。物种彼此间并无亲缘关系。生物没有演化现象。林奈创立分类系统，是想描绘上帝创造万物时心中的那份蓝图，并藉以彰显上帝。,配合课本P.68,林奈的分类系统,但是林奈的分类系统仍是奠定现代分类学及达尔文完成演化论的基础。,林奈分类系统的缺点忽略不同物种间的整体相似性，无视物种之相同特征与亲缘关系间之关联。许多关系密切的物种被分在不同分类群。,配合课本P.68,分类学的目的之一，就是要了解生物多样性的关系，并将生物按一定次序或原则排列。林奈的层级分类系统之所以广受欢迎，在于具有快速理解的优点。甚至在分类的研究方法上，无论是达尔文的演化论或现代分类学，基本上都与林奈类似，还是以特征相似性的观点为主。,林奈的贡献,29,配合课本P.68,两界系统：动物界和植物界。十九世纪中叶，学者提出第三界单细胞生物的原生生物界。,生物分类系统的演进,共同的祖先,原生生物界,共同的祖先,配合课本P.68,二十世纪中叶又将没有细胞核的细菌归为第四界原核生物界。1960年代，以细胞的构造和营养方式的差异，增加了一个菌物界，提出五个界的说法。,生物分类系统的演进,原生生物界,原核生物界,共同的祖先,配合课本P.68,生物分类系统的演进,生物五界的特征,配合课本P.68,六界系统：1977年，渥易斯等人根据RNA序列，并分析比较营养和生化功能后，又将原核生物分为真细菌和古细菌两界。,生物分类系统的演进,原生生物界,真细菌界,古细菌界,原核生物界,共同的祖先,配合课本P.69,三域系统：1990年，渥易斯等人根据原来的六界说法，强调原生生物、植物、动物及菌物等四界的相似性，将其合并在真核生物域。真细菌和古细菌亦分别给予相等的地位，故最新说法是生物应分为三个域：古细菌域、真细菌域及真核生物域。,生物分类系统的演进,配合课本P.69,生物分类系统的演进,共同的祖先,原生生物界,菌物界,植物界,动物界,原生生物界,真核生物域,真细菌域,古细菌域,古细菌界,真细菌界,共同的祖先,生物分类系统的演进,配合课本P.69,古细菌和真细菌的相同处，例如：没有细胞核与膜状胞器、都有环状DNA等。古细菌与真核生物的相同处，例如：都有重复的DNA序列与核小体，基因转录和转译过程也相似，这些反而与真细菌不一样。,古细菌和真细菌,37,配合课本P.69,38,古细菌许多古细菌是出现在极端环境中，如陆地上极高温的温泉或深海温泉，高盐、强酸或强碱的环境中，也在一般沼泽或土壤中被发现。反刍动物、白蚁及人类的消化道中，也有古细菌生存。相对于有1万种左右的真细菌来说，目前只发现500多种的古细菌。,古细菌和真细菌,配合课本P.69,生命树,达尔文主张生物来自共同的祖先，认为生命的演化如成长的树木，新物种如枝桠般不断从旧物种分支出来，灭绝的物种就像树枝遭到剪除。物种在灭绝之前，创造后起的生命，形成今天地球上的生命形态。这个宛若树木生长的演化历程，称之为生命树。生命树的概念很快就被分类学家采纳，因为根据达尔文的演化理论，生物在演化过程中逐渐改变，有些变化较小，有些变化较大。,配合课本P.70,生命树,分类系统与演化论的结合,传统分类可以显示亲缘关系的远近，亲缘关系愈近的物种外形愈相近，反之则愈不相似。亲缘关系遥远的物种在相似的环境，因天择慢慢产生相似的形态及生理功能趋同演化。传统形态的分类方法，不一定能反映出真正的亲缘关系，因此需要其他方法的协助。,配合课本P.70,42,不同的物种生活在相似环境时，会因天择而使后代拥有相似形态及功用的构造。例如：在空中飞翔的鸟及蜻蜓，都因飞行而拥有形状相似的翅。,趋同演化,配合课本P.70,43,趋同演化,鸟翅的骨骼是脊椎动物前肢的构造，而昆虫的翅并非内骨骼构造，所以是不同源的构造。这种物种因适应相似环境而出现相似的演化方向，称为趋同演化。这些不同物种的构造属于同功构造。,配合课本P.70,病毒,病毒仅能表现部分生命现象，它们在生命树上的位置至今仍不明朗。病毒原文是指有毒的物体，会感染生物、引起病变。,配合课本P.72,病毒,病毒的构造比细菌小，直径约为20400nm。组成：壳体(蛋白质)中心的遗传物质(核酸)有些病毒的表面还具有套膜，来自宿主细胞膜或核膜。,配合课本P.72,4种病毒的形态构造,杆状,多面体状,球状,蝌蚪状,配合课本P.73,病毒,病毒中心的核酸可以是DNA或RNA。RNA病毒：烟草镶嵌病毒、禽流感及流行性感冒病毒、导致艾滋病的HIV病毒等。DNA病毒：腺病毒、B型肝炎病毒、导致子宫颈癌的人类乳突病毒和大部分感染细菌的噬菌体。,配合课本P.72,病毒与生命树的关系,病毒的特性没有细胞构造，缺乏新陈代谢所需的酵素。无法自行合成蛋白质与自行表现各种生命现象。一般将病毒视为介于生物与非生物之间的物体。对病毒演化的历史并不清楚，故目前病毒在生命树上的位置仍没有确切答案。,配合课本P.72,章节后测验,自然界有许多研究生物演化的证据，下列何者应是最直接且具体的证据？(A)化石(B)胚胎学(C)比较解剖学(D)生物地理学,章节后测验,下图为现代人可能的迁移路线图，依据此图，下列何者错误？,(A)物种的起源中心在非洲地区(B)由物种的起源中心散布出去的物种，就在落脚地自行演化(C)亚洲人、美洲人及欧洲人来自共同祖先，但现已演化成不同种(D)冰河时期，因海平面下降，使得白令海峡形成陆桥，部分亚洲人得以迁移至北美洲,章节后测验,章节后测验,现今有袋类如袋鼠、无尾熊等，仅存于澳洲及南美洲的原因为何？(A)因适应该地的特殊气候，而由胎盘动物演化出来的独特物种(B)因与外来的近似亚种杂交的结果(C)因与其他各大陆分离，未被淘汰而得以存活并演化至今(D)因与其他各大陆分离，有袋类的演化在澳洲与南美洲呈现完全停滞的状态,下列有关病毒的叙述，何者错误？(A)病毒的构造主要是由蛋白质壳体及中心核酸物质DNA或RNA组成(B)流行性感冒病毒、艾滋病病毒及B型肝炎病毒