现代生命科学导论 (6)

1、生物界与生物进化生物的分类生物的分类生命的起源生命的起源物种的形成物种的形成进化理论进化理论上海自然博物馆的主页生物的分类（taxonomy) 16世纪 李时珍：“本草纲目”:“部” 植物：草、谷、菜、果、木 动物：虫、鳞、介、禽、兽 人人 18世纪 林奈：“自然系统” 纲class、目order、属genus、种species 现代分类等级： 界kingdom、门phylum、纲class、目order、科family、属genus、种species2,500,000-4,500,000生物的分界生物的分界kingdom 二界系统二界系统 三界系统三界系统： 植物（plantae）动物（an

2、imalia）原生生物（protista） 五界系统：五界系统： 原核生物总界 真核生物总界：植物（plantae）动物（animalia）真菌（fungi）原生生物（protista） 六界系统：六界系统： 无细胞生物总界、原核生物总界、真核生物总界 病毒特征： 核酸、蛋白 容易突变 感染细胞 大量复制核酸：核酸：单链、双链 DNA、RNA核酸芯子、蛋白外鞘核酸芯子、蛋白外鞘类 病 毒viroid359个核苷酸组成的环形RNA，主要寄生于植物朊 病 毒prion原核生物界 Monera 特征： 无细胞核 无细胞器 单细胞 分类： 古细菌 细菌 蓝细菌 特征： 真核 单细胞或群体 生活在水中

3、分类： 原生动物 藻类 粘菌原生生物界 Protista 特征： 真核 不能光合作用 分类： 霉菌 子囊菌 担子菌（蘑菇）真菌界 Fungi植物界 Plantae 特征： 真核 多细胞 光合作用 分类： 苔藓 蕨类 种子动物界 Aminalia 特征： 真核、多细胞、异养、无细胞壁、能运动 分类：海绵腔肠线形软体环节扁形节肢脊索人在生物界中的分类位置真核真核、异养、组织器官发达动物界脊索动物门脊索动物门：原脊索动物亚门，脊椎动物亚门 脊椎动物亚门脊椎动物亚门包括：软骨鱼纲、硬骨鱼纲、无颌鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲、哺乳动物纲。恒温、热血动物，无羽毛、哺乳、毛发哺乳动物纲哺乳动物纲：原兽亚纲、后

4、兽亚纲、真兽亚纲真兽亚纲真兽亚纲包括食虫目、食肉目、灵长目等等 灵长目灵长目 人类科人类科 人类属人类属 人类人类 Homo sapiens中生代：中生代：250m古生代：古生代： 590m元古宙：元古宙：2b太古宙：太古宙：3.8b新生代：新生代：65m冥古宙：冥古宙：4.6b 显生宙：显生宙：0.6b?生命进化的历程奥陶纪（Ordovician)前寒武纪（Precambrian)叠层岩 1.3 Ba叠层岩 500-425 Ma叠层岩泥盆纪初期 Lower Devonian (ca. 400 Ma)First forests (脉管植物vascular plants) landscape s

5、howing the early development of vascular plants.中期泥盆纪 Middle Devonian (ca. 370 Ma) landscape sees the development of gymnospermae (naked seed plants like conifers)石炭纪 Carboniferous (ca. 345 - 280 Ma) Great diversification of plants (gymnospermae)， a dragonfly with a wingspan of ca. 2 feet.白垩纪Cretace

6、ous，中生代Mesozoic (ca. 100 Ma) landscape and the development of angiospermae (flowering plants).前寒武纪 Precambrian, 飘浮有孔虫（500-600ma)Fossilized crinoid (limestone) from the Silurian (ca. 425-400 Ma).寒武纪 Cambrian 600-500 Ma奥陶纪 Ordovician ca. 500 - 425 Ma 笔石 Graptolites， Hemichordataca. 550 trilobite 志留纪 S

7、ilurian ca. 425 - 400 MaSea scape - corals (green, pink, purple), straight shelled nautiloids, snails, brachiopods (lower right), crinoids (red flowers), solitary corals(with pink and white tentacles) and sea weed (green).Placoderm - a Devonian (ca. 400-345 Ma) sack fish with jawless mouth and air s

8、ack which is the forerunner of the lung泥盆纪Devonian 400-345 Ma, 鹦鹉螺，Nautiloid cephalopod 泥盆纪 Devonian (ca. 400-345 Ma). Early amphibians (Stegocephalians) come onto land二叠纪 Permian (ca. 280-230 Ma) mammal-like reptile and vegetarian of of South Africa.二叠纪早期 early Permian (ca. 280-230 Ma) reptile 禽龙 I

9、guanodon of the Triassic (ca. 230-170 Ma) ，first dinosaur discovered雷龙恐龙化石早中新世 An Early Miocene (ca. 25 Ma) scene includes the Moropus (3-clawed horse in upper left), and small primitive horses Parahippus (lower right).Mammouth tusk, teeth and other remains recovered from a midwestern gravel pit whe

10、re they had been buried ca. 5 MaWooly mammoths, musk oxen, Dall sheep, camels, and horses crossing the Bering land bridge in the Late Pleistocene (ca. 1 Ma).生命起源生命起源 化学演化化学演化小分子、化学有机小分子、氨基酸、小分子、化学有机小分子、氨基酸、核酸核酸 生命诞生生命诞生从无序到有序从无序到有序原始的原始的RNA世界：酶、模板、结构世界：酶、模板、结构生命来源于自然，又高于自然：细胞生命来源于自然，又高于自然：细胞生命起源 198

11、1年Cech发现核酶（有酶活性的RNA) 1986年Gibert提出“RNA世界”的观念，但. 1991年提出“硫酯世界” 1992年提出“铁硫世界” 1993年提出“无机焦磷酸世界”“ATP世界”生命是一个小概率事件，在海量的分子生命是一个小概率事件，在海量的分子反应中产生了极微量的活性分子，组成反应中产生了极微量的活性分子，组成有复制能力的分子体系，并不断地进化有复制能力的分子体系，并不断地进化和分化和分化早期进化论达尔文进化论综合进化论中性进化学说分子进化和中性学术分子进化和中性学术中性突变中性突变遗传漂移遗传漂移分子进化的速率分子进化的速率渐变式进化和跳跃式进化渐变式进化和跳跃式进化物

12、种绝灭和灾变物种绝灭和灾变Special creation continuous creationEvolutionAlfred Wallace(1823-1913)Charles Darwin(1809-1882）Erasmas Darwin(1731-1802)1831-1836, 1858 达尔文进化论的要点：达尔文进化论的要点： 遗传 自发变异 繁殖过剩 生存斗争 适者生存自然选择学说生物总祖论综合进化论综合进化论（突变、遗传平衡、各种隔离）（突变、遗传平衡、各种隔离） 突变突变/遗传遗传为生物进化提供材料 隔离隔离是形成性物种的前提 地理隔离 生理生态隔离 生殖隔离 自然选择分类学和

13、进化的研究手段形态学的比较（胚胎、解剖学等）免疫学实验方法分析蛋白质的同源性特定蛋白的氨基酸序列的比较核酸序列测定、分析19世纪世纪Muller 和和Haeckel提出鱼类是爬行类、鸟类、提出鱼类是爬行类、鸟类、和哺乳类的共同祖先和哺乳类的共同祖先爬行类、鸟类、和哺爬行类、鸟类、和哺乳类的前肢结构类似乳类的前肢结构类似生化和分子生物学方法生化和分子生物学方法一些生物与人的细胞色素一些生物与人的细胞色素c氨基酸组成差异数氨基酸组成差异数中性进化学说中性进化学说（生物进化是无规律可循、偶然突变的累加的结果） 1968年木村在“Nature”提出“中性理论” 1969年Jing 和 Jukes提出“非达尔文进化” 生物体内的突变大多为中性的 同义突变 同功突变 非功能性突变 遗传飘变导致中性突变的保留和消失 中性突变的速率决定了生物进化的速率 每个密码子每年的突变频率：(0.3-9)*10-9 中性学说是达尔文进化论的微观演化水平中性学说是达尔文进化论的微观演化水平的进一步发展、修正、和补充。的进一步发展、修正、和补充。系统树：系统树：基因分析法 不同的基因突变的频率的差异 减数分裂产生染色体之间的基因交换 为什么家系很重要 基因资源的争论 线粒体的重要性 Y染色体的重要性 基因差异的