生命起源与演化(通16)

1、十、物种的起源与进化十、物种的起源与进化6. 绝灭与进化绝灭与进化常规绝灭与集群绝灭常规绝灭的原因内在原因：物种的适应性（多态性）问题外在原因：环境因素（资源、生存条件）集群绝灭的原因环境的巨变生物内部的原因十、物种的起源与进化十、物种的起源与进化6. 绝灭与进化绝灭与进化绝灭的进化意义绝灭为新种类生物的产生或发展提供了空间和资源绝灭是生物进化中的一种正常现象，同时也是不可避免的人类活动造成的绝灭是否等同于生命史中的绝灭事件？十一、生态系统的进化（演化）十一、生态系统的进化（演化）1. 生态系统的概念生态系统的概念生物生物生物生物环境环境能量能量物质物质十一、生态系统的进化（演化）十一、生态系

2、统的进化（演化）2. Gaia（盖娅）学说（盖娅）学说James Lovelock (1919-) 在20世纪70年代提出的一个假说，Lynn Margulis对其发展也有不少贡献Gaia一词源于希腊文，有大地之神的意思Gaia（盖娅）学说（盖娅）学说地球作为一个整体，是太阳系中的一个最大的生物体（superorganism, Lovelock把其命名为Gaia）地球上的整个生物圈就像我们所熟知的生物个体调节其体内环境那样，不停地调节着地球的大气与海洋中各种化学成分的比例，使环境能适合地球上所有生物生存的需要Gaia（盖娅）学说（盖娅）学说地球的生物圈是在主动地调节环境，而不是在被动地适应环境

3、，因而像生物个体存在着生理过程那样，地球也存在着可以称为“地球生理”（geophysiology）的过程Gaia（盖娅）学说（盖娅）学说现代天文学的研究表明，地球的邻居金星在刚形成时，各方面的状况都与当时的地球很相似而现在，金星的大气97%都是二氧化碳，其余的主要为氮气，氧气的含量不到0.4%；地球的大气则是78%为氮气，21%为氧气，二氧化碳的含量只有0.03%，此外还有少量其他气体金星上由于没有形成生命，因此其演化只能遵循物理学的熵增定律，即只能逐渐演变达到一种稳定的化学平衡状态；而地球却由于有生命的存在，其大气圈受到生命的影响甚至控制，从而可以发展成目前的状态 Gaia（盖娅）学说（盖娅

4、）学说对调节地球环境起重要作用的地带是海洋的大陆架区域，以及陆地上的沼泽地带、热带森林等，这些地带都有很多浮游生物或大量进行光合作用的植物有研究表明，海洋中的浮游生物确是可以影响地球的全球性气候地球有了生命以后，虽然经历过多次大灾难，但生命始终没有完全绝灭，而且每次大灾难后，生命都能比较迅速地恢复过来并得到新的发展如果地球上的所有生命不是作为一个整体的话，那么是很难有这种复苏能力的生物圈自我调节的例子生物圈自我调节的例子Cloud condensation nucleiDMS (dimethylsulphide)Phytoplanktons光照光照光合作用光合作用云云气温气温DMS云云DMS（

5、产量与光合量成正比）Gaia（盖娅）学说（盖娅）学说Gaia学说近年来越来越受到重视，虽然地球不能完全等同于一个生物体，也未能证实生物确是为了其生存而调节着地球的环境，但Gaia学说能使我们以新的眼光、从新的角度去看待地球上的生命，看待生命与非生命的关系Gaia这一概念现在已被比较普遍地使用着，不但用来指地球上的生命整体，而且也用来指其他生物结构层次上的和谐统一体Gaia（盖娅）学说（盖娅）学说Gaia学说对研究生物进化是很有意义的该学说把地球上的生命看作是一个整体，因而生物圈中的所有生物是作为一个整体来进化的各种生物之间的进化相互关联， 并有一种协调性和统一性十一、生态系统的进化（演化）十一

6、、生态系统的进化（演化）3. 生态系统的演替与演变生态系统的演替与演变演替：较短时间尺度上的生态学现象十一、生态系统的进化（演化）十一、生态系统的进化（演化）3. 生态系统的演替与演变生态系统的演替与演变演变（进化）：地质时间尺度上的变化环境的不可逆变化和生物进化是驱动生态系统进化的基本因素灾变式的进化：环境重大变化、大绝灭等造成渐变式的进化：常规绝灭与新种产生等造成十一、生态系统的进化（演化）十一、生态系统的进化（演化）4. 生态系统的进化趋势生态系统的进化趋势能量利用及转换效率增加，初级生产力增加，生物量与初级生产之比增加生态系统复杂程度增加，物种多样性增加，物种间生态关系复杂化十一、生态

7、系统的进化（演化）十一、生态系统的进化（演化）4. 生态系统的进化趋势生态系统的进化趋势生物圈扩大（生态系统占据的空间扩大）深海海底，浅海有光带，海表层，陆地及陆上水体和空中物种占据的小生境（生态位）由不饱和到饱和种间竞争加剧物种的绝灭速率和形成速率均增加十二、生物进化与人类的未来十二、生物进化与人类的未来1. 人类的起源人类的起源从科学的观点看，人类与其他生物一样，与亲缘关系较近的物种共祖人与类人猿有共同祖先人与黑猩猩的蛋白质的序列相似性达99%十二、生物进化与人类的未来十二、生物进化与人类的未来1. 人类的起源人类的起源化石依据人科化石动物在世界各地均有发现，最早的可能生存于近1000万年

8、前比较肯定的是南方古猿（Australopithecus，400 100万年前生存于非洲），有非洲南猿（A. africanus）、粗壮南猿（A. robustus）、阿法南猿（A. afarensis）等十二、生物进化与人类的未来十二、生物进化与人类的未来1. 人类的起源人类的起源化石依据阿法南猿可能是人类的直接祖先，先进化为能人（Homo habilis），再经历直立人（Homo erectus）阶段发展到智人（Homo sapiens）人类的起源与进化并不是一个单线系，而是有分支、有绝灭的复杂谱系十二、生物进化与人类的未来十二、生物进化与人类的未来1. 人类的起源人类的起源起源地非洲（有

9、较多化石支持该观点）亚洲（也有不少化石依据）分子证据人类的线粒体祖先（Mitochondrial Eve）的提出Mitochondrial Eve1987年，美国加利福尼亚大学伯克利分校Allan Wilson等人通过应用分子进化研究的方法，分析、比较了世界上有代表性的人类种族的线粒体DNA部分序列，发现非洲种族的人类个体之间的线粒体DNA差异特别大由于DNA变异得越多，要积累这些变异所需的时间就越长，因此线粒体DNA的这种状况就说明人类生活在非洲的时间最长，即起源于非洲Mitochondrial EveAllan Wilson等人通过进一步分析、计算，得出现代人类的“线粒体祖先”是距今有20

10、万年左右的一个个体由于线粒体只从母亲传给后代，所以这个“线粒体祖先”也应是女性为了便于人们接受这一结论，他们称这个非洲的线粒体祖先为“线粒体夏娃”Mitochondrial Eve“线粒体夏娃”假说并非指人类都是源于唯一的一个女性，而是指现代人类的线粒体DNA都源于人类的其中一个女祖先由于线粒体在母系传递的过程中会“丢失”，如一个女性没有留下后代或只有男性后代，都会造成她的线粒体不再遗传下去，因此是有可能在所有的女祖先中，只有一个幸运的女祖先的线粒体及其DNA能留传至今Mitochondrial Eve“线粒体夏娃”假说很快在科学界和舆论界传播开来，并得到不少人，特别是认为人类起源于非洲的科学

11、家的支持然而有人发现在有关的数据分析中有一些漏洞，通过重新分析有关数据，得出了一些不同的结果，从而对人类的祖先是否在非洲、“线粒体夏娃”是否曾经存在等问题提出了异议 Mitochondrial Eve线粒体夏娃”到底是现实还是神话，还有待今后的分子进化研究来揭晓进一步的工作有对各种族的线粒体DNA全序列进行分析比较（population genomics）十二、生物进化与人类的未来十二、生物进化与人类的未来2. 生物学进化与文化进化生物学进化与文化进化文化进化是比生物进化更高一级的进化文化是由社会结构形式、法律和习俗、宗教和伦理传统、教育规范、语言、科学、艺术、技术与发明创造等组成，是人类特有

12、的文化进化包括人类的智力发展、人类与地球上其他生物的关系的发展变化，当然还包括人类社会形态的发展、新文化与新文明的形成、传播和灭绝等，以及由此而引起的对整个宇宙发展的影响十二、生物进化与人类的未来十二、生物进化与人类的未来2. 生物学进化与文化进化生物学进化与文化进化文化进化与生物学进化具可比性可遗传性（遗传信息库 vs. 文化信息库）可变化性（可选择性）可发展性gene vs. meme（meme指文化中的精神、思想和信息方面的抽象结构或观念）十二、生物进化与人类的未来十二、生物进化与人类的未来2. 生物学进化与文化进化生物学进化与文化进化文化进化的速度高于生物进化的速度文化的传播要比基因的传播快得多十二、生物进化与人类的未来十二、生物进化与人类的未来3. 基因工程、进化工程与生物进化基因工程、进化工程与生物进