地球上生物的起源与进化

生物的来源与进化1生命的来源2Darwin与进化论3生物进化的证据和历程4人类的来源和进化1生命的来源

几百年前的争论生命究竟是怎样来源的，有机体能自发地由非生命物质随时形成吗？18世纪此前：从垃圾和粪坑里自发地产生了蛆和苍蝇从小池塘和沼泽地中自发地出现了蝌蚪和青蛙从潮湿的土壤里钻出了老鼠植物只能通过种子的萌发才能产生卵的孵化产生了昆虫和家禽等怎样通过试验来处理这个难题？18世纪意大利科学家Spallanzani的试验置于烧瓶中的肉汤加热沸腾后让其冷却，开口的烧瓶中很快就繁殖生长出许多微生物；但加了瓶塞与外界隔离的烧瓶中就没有出现微生物。这一试验成果为处理上述的争论提供了重要的线索。Pasteur的试验结论：“所有生物只能来源于生物，从非生命物质中绝对不也许随时自发地产生出新的生命个体”。地球上的第一种生命是怎样而来的？在生命物质与非生命物质之间没有不可逾越的鸿沟。外星生命？地球初期化学演化

原始的地球和最早出现的生物原始的地球缺乏氧气，大气中存在着许多还原性气体如H2,NH3,CH4,水蒸气(H2O)，也也许有CO2,H2S等。当时地球缺乏臭氧层的保护，太阳的紫外线辐射很强。前寒武纪沉积岩薄片中存在类似细菌大小的微体古生物化石，经鉴定重要是某些细菌、蓝细菌（蓝藻）等。最早的原核生物在地球形成的初期就开始出现了。某些初期出现的生物还具有光合放氧的能力和抗紫外线辐射的能力。

化学演化俄国科学家Oparin和英国科学家Haldane提出，原始地球环境可以产生构成生物体的糖、脂类、蛋白质和核酸等大分子构造单元，甚至到生物多分子体系，但还没有出现真正的生命，这一时期称为化学演化期或前生物期。从化学演化期到产生最简朴的生命形式包括4个阶段：（1）氨基酸、核苷酸等有机单体分子的非生物合成和积累；（2）有机单体分子在非生物体系中聚合成多聚体；（3）多聚体整合为多分子体系颗粒（原球体）；（4）代谢与遗传体系的形成和进化最终产生出最简朴的生命形式——原核细胞。原始地球条件：没有氧气，最初形成的生命物质不会被氧化降解；能量输入——紫外线辐射；其他原因如粘土矿物的化学催化作用、太阳和紫外线辐射对有机分子的浓缩作用、火山爆发形成的特殊环境和条件等怎样模拟原始地球条件进行试验？Miller试验1953年，美国芝加哥大学的硕士Miller根据原始地球的还原大气条件设计了一套密闭循环试验装置，模拟和验证了非生命有机分子在原始地球环境中生成生物分子构造单元的化学动力学过程。一周后，检测出5种氨基酸、不一样有机酸、HCN等有关最简朴生命形式来源的几种假说Oparin的团聚体学说 蛋白质和核酸等生物大分子聚合在团聚体内并具有类似于膜那样的边界，其内部的化学特性明显区别于外部的溶液环境。团聚体是一种多分子体系，它具有一定的生命现象。Fox的微球体学说 微球体可以从外界吸取更多的生物多聚体分子，使得微球体上产生出芽，甚至形成新的微球体。脂球体学说 磷脂与蛋白质混合在一起形成外形类似于细胞并具有双层膜的构造。代谢系统的进化和遗传系统的来源原始生命体系内代谢系统在自然选择的作用下变得逐渐复杂起来，这种代谢系统的进化经历了由简朴到复杂的漫长过程。代谢系统的进化和遗传系统的来源最原始的生命形式或最早出现的细胞应当是异养的。光合作用的进化产生出光能自养细胞：自然选择压力增进某些含卟啉类化合物的细胞可以吸取太阳光能，进行光化学反应，将无机物变成有机物，同步生成ATP。自养细胞的出现不仅可为异养细胞提供继续生存的营养物质及能量，更变化了地球的环境（氧气和臭氧层的出现）。代谢系统的进化和遗传系统的来源DNA、RNA、多肽链——哪一种是原始生命最早贮存遗传信息并指导蛋白质合成、同步还能自我复制的物质呢？RNA最也许成为最早的遗传物质试验显示，试管中RNA链可以自发地延伸和复制20世纪80年代初，Cech和Altman发现，某些RNA具有像酶同样的化学催化活性（1989年诺贝尔奖）RNA构成及三维空间构造的多样性和稳定性

自然选择导致生物进化生物进化是指地球上的生命从最初最原始的形式通过漫长的岁月变异演化为几百万种形形色色生物的过程。所谓自然选择实质上是自然环境导致生物出现生存和繁殖能力的差异，某些生物生存下去，另某些生物被淘汰。Darwin主义包括了两方面的基本含义：（1）现代所有的生物都是从过去的生物进化来的；（2）自然选择是生物适应环境而进化的原因。人工选择与自然选择生物性状和特性变化往往是环境和遗传互相作用的成果例：长颈鹿的进化自然选择作用下群体水平的进化实质上反应了生物基因库的变化。基因库是一种生物群体所有遗传基因的集合，它决定了下一代的遗传性状。生物细胞中同源染色体上的一对等位基因可以决定生物个体的某一性状。

物种形成的机理物种不仅是生物分类的单元，更是遗传生殖和进化的单元。种群是同一物种的一群个体，享有共同的基因库。同一种群生物个体之间的交配便导致了彼此间的基因交流并保持着基因库的稳定。Darwin将某些地理障碍如大的山脉、峡谷、海洋等把生物互相隔开称为地理隔离。地理隔离导致小种群间基因交流的阻断使基因库的差异越来越大，最终出现了生殖隔离，即不一样小种群间的个体不能彼此交配和产生有生殖能力的后裔。几种基本概念例：加帕戈斯群岛上发现的13种地雀的进化过程地理隔离导致生殖隔离，生殖隔离导致新种的形成地理隔离和生殖隔离形成新种的方式称为异地物种形成，它是生物进化过程中形成新物种的重要方式。

进化论的发展综合进化论进化体目前种群遗传构成的变化，这就决定了进化变化的是整个群体，而不仅仅是个体。在自然选择过程中，生物之间的关系不仅有生存竞争，尚有捕食、寄生、共生、合作等多种方式，这些互相关系只要影响到基因频率的变化和所波及的有关原因，都应当有进化的价值。在生物变异分析时，还应当将可遗传的变异和非遗传的变异辨别开来。分子进化的中性学说中性突变和遗传漂变不会发生选择和适者生存的状况。渐变性进化外，还存在跳跃式的进化灾变需要幸存下来的个体需要有更大的变异。跳跃式进化可以解释物种以上单元的来源与进化问题。3生物进化的证据和历程生物进化的化石记录古生物化石海洋与湖泊的沉积埋藏作用是化石形成的重要条件现已发现的化石大部分属于水生生物。地质年代与化石记录地质历史及其中的化石记录雄辩地证明，生物是进化的，复杂的生物是从简朴的生物进化来的，陆生生物是从水生生物进化来的。生物进化的其他证据生物地理学证据生物地理学是研究物种地理分布的科学。正是生物地理学最早为Darwin提出的物种形成和生物进化提供了证据。例：多种有袋哺乳动物如袋鼠仅仅居住在澳大利亚，而澳大利亚胎生哺乳动物非常稀少。生物种群的进化首先受环境选择的作用，另首先在一定的区系内进行。比较解剖学证据对不一样种群生物的个体解剖构造进行比较。在某些不一样种群生物中，某些器官虽然行使不一样功能，它们在解剖构造上也具有相似或相似性，反应出这些生物之间具有的亲源关系和从某个共同祖先进化来的轨迹。退化器官痕迹、反祖现象比较胚胎学证据比较胚胎学即不一样生物胚胎发育过程的变化研究也揭示了某些不一样的生物是由同一种祖先进化而来的事实。亲源关系相近的生物在它们发育过程中有相似的发育阶段。分子生物学证据遗传密码的通用性阐明，自然界所有生命形式都是互相关联的。亲源关系近的生物，其DNA或蛋白质有更多相似性。反之亦然。运用分子生物学技术对不一样生物同种蛋白的氨基酸序列分析是一种分析和判断生物之间亲源关系和进化次序的先进手段。除了蛋白质氨基酸序列的分析外，DNA同源序列分析和DNA多态性分析等也已成为判断生物之间亲源关系和进化次序的常用手段。真核生物的来源目前在沉积地层中发现的最古老的化石是出现于34亿年前的原核生物，而最早的真核生物化石不超过20亿年前。真核生物细胞要比原核生物细胞复杂得多，复杂的真核细胞体现了细胞内区域的高度组织性，细胞内多种分化的细胞器均有明确的分工和互相合作。具有膜包被的细胞器即区域高度组织性的真核细胞是怎样从较简朴的原核细胞进化来的呢？真核细胞的内膜系统是原核细胞的外膜向内折入而发展起来的。线粒体和叶绿体等细胞器的形成：“内共生学说”。原始的较大的原核细胞可以吞入较小的原核细胞，被吞入的原核细胞通过内共生变成了细胞器。内共生学说认为，本来被吞入的需氧的细菌可变为线粒体，被吞入的具叶绿素和光合作用功能的蓝细菌变成了叶绿体，如此，便逐渐完毕了向真核细胞的进化。“内共生学说”的试验支持生物细胞间的内共生现象是存在的。好氧细菌与线粒体，蓝细菌与叶绿体在大小、膜的构成及膜蛋白的运转作用等方面具有相似性。繁殖时，线粒体和叶绿体分裂方式与好氧细菌和蓝细菌的二分裂基本相似。线粒体与叶绿体内部具有环状DNA，这一点也与好氧细菌和蓝细菌相似。线粒体与叶绿体核酸序列的分析成果也为内共生学说提供了支持。生物进化的历史进程前寒武纪——34亿年前：单细胞原核生物20亿年前：单细胞真核藻类

8亿年前：多细胞生物古生代——寒武纪：生物大爆发，藻类、蕨类、软体动物、棘皮动物奥陶纪和志留纪：植物由水生到陆生的进化泥盆纪：鱼类大发展、昆虫和两栖动物兴起石炭纪：两栖动物繁盛，爬行类兴起、动物由水生到陆生二叠纪：裸子植物繁茂生物进化的历史进程中生代——爬行动物的时代三叠纪：爬行动物成为优势生物、出现鳄鱼、鸟类、恐龙、蜥蜴、海龟侏罗纪：恐龙繁盛、原始哺乳动物出现白垩纪：恐龙灭绝、昆虫和有花植物分化。新生代——第三纪：昆虫与被子植物继续繁盛分化、出现鸟类和大量哺乳动物第四纪：灵长类一支进化为人类4人类的来源和进化人的细胞构造属于真核细胞、异养、组织器官发达、能运动、动物界。人归属于脊椎动物亚门、哺乳动物纲、灵长目、人科、人属。 人种或种族：根据肤色、发型、鼻型等体质特性，人类一般被划分为4种类型。人在生物界的地位和特性不一样人群存在地理隔离和文化隔离，不过并没导致生殖隔离。人与哺乳动物的明显区别

从猿到人新生代初期哺乳动物从类似食虫树类哺乳动物中进化出最早的灵长类动物。为了适应树林中的生活环境，最早的灵长类身体较小，栖息在树上，善于在树林中跳跃、攀缘、以昆虫为食。“手”逐渐发达起来。一对眼睛并列于脸的前方，灵长类开始具有复杂的社会行为。灵长类的进化最早出现的灵长类是5000万年前的原猴类。在第三纪末期气候变得寒冷和干燥，原猴类逐渐绝灭，少数演化成现代的猴类。灵长类的进化人猿类是在大概3600万年前渐新世时从一组原猴类进化而来的。人猿类分为两支，一支进化成猿猴，另一支进化成为人类的祖先—原始人。血清蛋白的分子免疫学以及血红蛋白的氨基酸序列分析和DNA序列的研究也阐明，人与大猩猩具有非常近的亲源关系。原始人的进化约500万年前，灵长类中的一种小系从树上下来，身体构造发生了与直立相适应的变化，进入人的进化阶段。完全直立行走、手、脑与语言的发展使人成为灵长类中最高级的组员。约390万年至300万年前，阿法南猿和非洲南猿；约250万年前，初期猿人（又称能人），直立人；人类的进化直立人经历了大概150万年的