生命起源与生物进化

1、一、今天生命科学发展的新特点：一、今天生命科学发展的新特点：1、生命科学的对象已不仅仅是生物体、生命科学的对象已不仅仅是生物体 生物体之间、生物体与环境之间的联系和相互作用生物体之间、生物体与环境之间的联系和相互作用 广义的生命科学还包括改造生命世界的生物技术。广义的生命科学还包括改造生命世界的生物技术。2、生命科学已经超越了人类仅仅用感觉器官认识简单、生命科学已经超越了人类仅仅用感觉器官认识简单生命现象，仅仅用描述性的语言解释生命现象的阶段生命现象，仅仅用描述性的语言解释生命现象的阶段 现代生命科学研究：由宏观向微观深入发展、朝着认现代生命科学研究：由宏观向微观深入发展、朝着认识生命运动的复

2、杂性，揭示生命本质的方向迈进。识生命运动的复杂性，揭示生命本质的方向迈进。3、生命科学与人，生命科学与人类社会，生命科学与、生命科学与人，生命科学与人类社会，生命科学与人类前途命运，生命科学与人类日常生活的关系日益人类前途命运，生命科学与人类日常生活的关系日益紧密。紧密。 作为一把作为一把“双刃剑双刃剑”， 生命科学对人类社会的作用生命科学对人类社会的作用引起人们广泛而尖锐的争论。引起人们广泛而尖锐的争论。 的发展的发展描述性描述性生物学生物学实实 验验生物学生物学分分 子子生物学生物学古代古代19世纪世纪中叶中叶19世纪中叶世纪中叶20世纪中叶世纪中叶20世纪中世纪中叶以后叶以后创创 造造利

3、用各种仪器工具，通过实利用各种仪器工具，通过实验过程，探索生命活动的内验过程，探索生命活动的内在规律在规律主要从外部形态特征观察、描主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物，寻找述、记载各种类型生物，寻找他们之间的异同和进化脉络他们之间的异同和进化脉络横向横向纵向纵向展望展望生命的起源生命的起源与生物进化与生物进化探索生命的探索生命的本质本质现代生物现代生物技术技术1、生命结构的尺度范围，从分子到全球那、生命结构的尺度范围，从分子到全球那么大。么大。2、包括地球上生命的巨大多样性。、包括地球上生命的巨大多样性。概括说：研究生物的概括说：研究生物的生命现象和活动规律生命现象和活动规律的科学

4、的科学全面说：研究生物的全面说：研究生物的形态、结构、生理、分类、形态、结构、生理、分类、遗传变异、进化和生态遗传变异、进化和生态的科学的科学生命科学：研究生物的科学生命科学：研究生物的科学一、关于生命起源的论争一、关于生命起源的论争化学进化说化学进化说 生命起源于原始地球上的无机物生命起源于原始地球上的无机物,这些无机物在这些无机物在原始地球的自然条件作用下，从无机到有机、由简原始地球的自然条件作用下，从无机到有机、由简单到复杂，通过一系列化学进化过程，成为原始生单到复杂，通过一系列化学进化过程，成为原始生命体。命体。 宇宙胚种说宇宙胚种说 地球上最初的生命是来自地球以外的宇宙空间，地球上最

5、初的生命是来自地球以外的宇宙空间，宇宙中的某种力量将生命的种子撒向地球，后来才宇宙中的某种力量将生命的种子撒向地球，后来才在地球上生长并发展起来。在地球上生长并发展起来。7/2417世纪中叶以前：世纪中叶以前： “上帝创造生物上帝创造生物” 近代科学的实证精神：鉴于人们观察到近代科学的实证精神：鉴于人们观察到“腐肉生腐肉生蛆蛆”现象现象 生命产生的生命产生的“自然发生说自然发生说” 19世纪法国著名科学家巴斯德（世纪法国著名科学家巴斯德（1822年年1895年）著名的年）著名的“肉汤实验肉汤实验”证明：新的生命不证明：新的生命不可能自发地从非生可能自发地从非生命物质中产生命物质中产生 一、关于

6、生命起源的论争一、关于生命起源的论争8/24二、生物进化的机制及历程二、生物进化的机制及历程1922年，俄国生物化学家奥巴林提出了化学演化说年，俄国生物化学家奥巴林提出了化学演化说1953年，美国芝加哥大学的研究生米勒用实验验证了年，美国芝加哥大学的研究生米勒用实验验证了奥巴林的这一假说。奥巴林的这一假说。 1922年，俄国生物 1922年，俄国生物化学家奥巴林提出假化学家奥巴林提出假说 ：原始地球上的说 ：原始地球上的某些无机物质在来自某些无机物质在来自闪电和太阳辐射的能闪电和太阳辐射的能量作用下，逐渐变成量作用下，逐渐变成了原始地球上的第一了原始地球上的第一批有机分子。批有机分子。 195

7、3年，美国芝加 1953年，美国芝加哥大学的研究生米勒哥大学的研究生米勒做了一个简单但有启做了一个简单但有启9/24第一阶段第一阶段有机小分子物质有机小分子物质原始大气原始大气原始汤原始汤原始海洋原始海洋无机小分子物质无机小分子物质第二阶段第二阶段有机高分子物质有机高分子物质第三阶段第三阶段多分子体系多分子体系第四阶段第四阶段原始生命原始生命长期不断的演变长期不断的演变相互作用相互作用场所场所过程过程产物产物场所场所聚合、缩合聚合、缩合原始海洋原始海洋过程过程场所场所过程过程场所场所原始海洋原始海洋浓缩、凝聚浓缩、凝聚说明：生命来自于非生命说明：生命来自于非生命 10/24赫拉克利特赫拉克利特

8、:万物皆在流动状态之中。万物皆在流动状态之中。亚里斯多德亚里斯多德“生物由一較不完美的状态往一較完美的生物由一較不完美的状态往一較完美的状态移动的結果状态移动的結果”凡是持审慎态度的博物学家大多反对进化的观点，而凡是持审慎态度的博物学家大多反对进化的观点，而是哲学家们从他们的概念出发提出了进化的思想，如是哲学家们从他们的概念出发提出了进化的思想，如歌德、谢林、黑格尔等。歌德、谢林、黑格尔等。如（法）如（法）(Comte de Buffon 1707-1788)就提出就提出了外界环境直接改变动物的学说。了外界环境直接改变动物的学说。如（法）如（法）(Lamarck 1744-1829)的用进废退

9、学说。的用进废退学说。如苏格兰地质学家赖尔的地质渐变论。如苏格兰地质学家赖尔的地质渐变论。拉拉马马克克在在环环境境造造成成的的改改变变的的积积累累性性中中寻寻找找进进化化的的原原因因。布布丰丰的的观观点点: :环环境境对对个个体体所所起起11/24三、达尔文的生物进化论三、达尔文的生物进化论 达尔文（达尔文（1809年年1882年）英国生物学家年）英国生物学家 1831年8月，达尔文 1831年8月，达尔文随英国海军的“贝格随英国海军的“贝格尔号”舰去南美进行尔号”舰去南美进行科学考察，自东向科学考察，自东向西，历时5年。在南美西，历时5年。在南美洲东海岸，达尔文目洲东海岸，达尔文目睹了物种随

10、地域分布睹了物种随地域分布而变化的明显规律而变化的明显规律性：有亲缘关系的物性：有亲缘关系的物种总是分布在邻近的种总是分布在邻近的地域，随着距离的增地域，随着距离的增大，一个物种为另一大，一个物种为另一12/241859年出版了年出版了物种起源物种起源包括两部分内容，包括两部分内容，一、前人如布丰和拉马克的一些观点，如变异和遗传，一、前人如布丰和拉马克的一些观点，如变异和遗传，二、达尔文自己创造的理论（自然选择）和一些经过修二、达尔文自己创造的理论（自然选择）和一些经过修改和发展的概念，主要为性状分歧、种形成与灭绝和系改和发展的概念，主要为性状分歧、种形成与灭绝和系统树。达尔文进化学说是一个综

11、合学说，其核心为统树。达尔文进化学说是一个综合学说，其核心为。变异是变异是自然选择自然选择 的材料的材料过度繁殖提供了过度繁殖提供了自然选择自然选择 的必要性和可能性的必要性和可能性生存斗争是生存斗争是自然选择自然选择 实现的手段实现的手段适者生存是适者生存是自然选择自然选择 的标准的标准优胜劣汰是优胜劣汰是自然选择自然选择 的必然结果的必然结果13/24按照达尔文的理论，长颈按照达尔文的理论，长颈鹿有这么长的脖子是因为鹿有这么长的脖子是因为有一些长颈鹿生来脖子就有一些长颈鹿生来脖子就长一些，它们因此可以吃长一些，它们因此可以吃到更多的树叶，生活的更到更多的树叶，生活的更好，繁衍更多的子孙，来

12、好，繁衍更多的子孙，来通过遗传继承这个自然生通过遗传继承这个自然生成的较长的脖子。成的较长的脖子。自然变异和自然选择使得自然变异和自然选择使得脖子继续慢慢地长起来。脖子继续慢慢地长起来。14/24对长颈鹿身上的斑纹拉对长颈鹿身上的斑纹拉马克无法解释，而达尔马克无法解释，而达尔文可以解释。文可以解释。一头由于变异而产生斑一头由于变异而产生斑纹的长颈鹿，因为这些纹的长颈鹿，因为这些斑纹与树林背景交织在斑纹与树林背景交织在一起，能够更容易躲过一起，能够更容易躲过捕食者，因而它就会留捕食者，因而它就会留下更多的后代来继承它下更多的后代来继承它有斑纹的特征。有斑纹的特征。15/24四、四、2020世纪发

13、展起来的综合进化论世纪发展起来的综合进化论 达尔文学说存在的问题：达尔文学说存在的问题： 1、达尔文进化论只能解释生物物种的渐变，、达尔文进化论只能解释生物物种的渐变，不能解释物种的突变不能解释物种的突变 2、达尔文进化论只包含了进化的必然性，、达尔文进化论只包含了进化的必然性，未包含偶然性未包含偶然性 3、达尔文进化论只关注生物间的斗争，而、达尔文进化论只关注生物间的斗争，而忽略了协同、协作忽略了协同、协作16/24综合进化论主要论点：综合进化论主要论点： 突变是随机的，是生物进化的原始材料，但由于对突变是随机的，是生物进化的原始材料，但由于对等位基因频率变化的影响很小，在进化中作用很小；等

14、位基因频率变化的影响很小，在进化中作用很小；自然群体存在的遗传变异足以对不同环境的自然选自然群体存在的遗传变异足以对不同环境的自然选择作出反应，自然选择是影响生物进化的主要因素，择作出反应，自然选择是影响生物进化的主要因素，决定着生物进化的方向；决定着生物进化的方向；由于自然选择，处在不同环境下的有利基因分别被由于自然选择，处在不同环境下的有利基因分别被固定，最终可使不同环境下的生物出现生殖隔离而固定，最终可使不同环境下的生物出现生殖隔离而形成新物种。形成新物种。由于综合进化学说的基本观点仍是自然选择，所以由于综合进化学说的基本观点仍是自然选择，所以又叫新达尔文学说。又叫新达尔文学说。17/2

15、4五生物多样性及生态系统的基本结构五生物多样性及生态系统的基本结构 生物多样性生物多样性包括三个层面：包括三个层面：1、生态系统多样性、生态系统多样性2、物种多样性、物种多样性3、遗传多样性：、遗传多样性：的丰富多彩，给了我们的丰富多彩，给了我们一个“大千世界”。一个“大千世界”。遗传多样性：遗传多样性： 在几十亿年的生物演 在几十亿年的生物演化的漫长过程中，大自化的漫长过程中，大自然建造了一个复杂而精然建造了一个复杂而精致的大基因库，其中每致的大基因库，其中每个物种拥有自己的基因个物种拥有自己的基因组及属于这一物种的独组及属于这一物种的独特基因。遗传多样性是特基因。遗传多样性是指同一个物种内

16、基因型指同一个物种内基因型的多样性，这是物种得的多样性，这是物种得以繁衍和进化的基础。 以繁衍和进化的基础。 18/2419/24生态系统生态系统生物群落生物群落非生物环境非生物环境生产者生产者消费者消费者分解者分解者水、空气、太阳能水、空气、太阳能无机盐类、蛋白质、糖、无机盐类、蛋白质、糖、脂类脂类 生态系统的基本结构生态系统的基本结构20/241生态系统的结构层次生态系统的结构层次 生物个体生物个体：生物个体是物种里一个独立生活的单位，：生物个体是物种里一个独立生活的单位，是生命的体现者。只要它所在的环境能够提供其生活是生命的体现者。只要它所在的环境能够提供其生活所必需的条件，便能够生存一

17、定的时间。所必需的条件，便能够生存一定的时间。 物种物种：有共同的遗传基因，彼此能够进行交配繁殖：有共同的遗传基因，彼此能够进行交配繁殖而与其它生物类群有生殖隔离，并在形态上类似，行而与其它生物类群有生殖隔离，并在形态上类似，行为习性相同和有类似的环境条件的生物个体。为习性相同和有类似的环境条件的生物个体。 种群种群：占有一定的空间和时间的相同物种的集合体，：占有一定的空间和时间的相同物种的集合体，种群内的个体通过自然繁殖产生遗传性稳定的后代。种群内的个体通过自然繁殖产生遗传性稳定的后代。 群落群落：在同一环境中由一定种类的生物种群所组成：在同一环境中由一定种类的生物种群所组成的一个生态功能单

18、位，这种占据特定空间和时间的多的一个生态功能单位，这种占据特定空间和时间的多种生物种群的集合体和功能单位被称为群落。种生物种群的集合体和功能单位被称为群落。 21/242、生态系统的特征、生态系统的特征（1）生态系统内部在一定范围和限度下具有自我调）生态系统内部在一定范围和限度下具有自我调节的能力，这种能力与生物多样性程度成正比；节的能力，这种能力与生物多样性程度成正比；（2）生态系统中的能量流动、物质循环和信息传递）生态系统中的能量流动、物质循环和信息传递体现了生态系统的动力学特征。生态系统内部始终体现了生态系统的动力学特征。生态系统内部始终处于运动之中，能量的流动是单向的，物质的流动处于运动之中，能量的流动