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第五部分生命的起源与进化第十四章生命的起源第一节生命起源的假说一、特创论（神创论）二、自然发生说（自生论）三、宇宙胚种说（宇生论）四、新“自然发生说”（化学进化说）一、特创论（神创论）认为地球上的一切生命都是上帝设计和创造的，或是由于某种超自然力量的干预而产生的。无法与现代科学知识调和，也没有事实依据。从19世纪下半叶，生物学乃至整个自然科学已经逐步地而又坚决地挣脱了神的束缚。二、自然发生说（自生论）认为生命是从无生命物质自然发生的。如“腐草为萤”、腐肉生蛆等。17世纪初，比利时人范·赫尔蒙特的“实验”17世纪意大利医生弗朗西斯科·雷第的实验18世纪意大利生物学家斯巴兰让尼的实验法国微生物学家巴斯德的实验三、宇宙胚种说（宇生论）地球生命源于宇宙太空存在的生命胚种孢子宇宙太空存在组成生命的基本有机物质四、新“自然发生说”（化学进化说）最早的生命是在原始地球的环境条件先由无生命的物质经过漫长化学途径逐步演化而来。第二节生命的化学起源一、生命起源的条件（早期地球的环境条件）1.原始大气成分主要是CO2、CH4、N2、水蒸气、H2S和NH3等2.原始海洋原始海洋一旦形成，即成为生命化学演化的中心3.可以利用的能量热能太阳能放电……二、生命起源的过程20世纪70-80年代，澳大利亚西部地区发现距今35亿年的叠层石,其中含有丝状蓝绿藻微化石。1、有机小分子的非生物合成：米勒实验（1952）米勒模拟实验获得的有机物2、生物大分子的非生物合成氨基酸、核苷酸等在海水中经过长期积累，互相作用，在适当的条件下（如吸附在无机矿物黏土上），分别通过浓缩作用或聚合作用而形成原始的蛋白质和核酸分子。（1）蛋白质首先起源：奥巴林和原田馨认为生命起源的化学演化的实质是蛋白质的形成和演化，在功能上是先有代谢，后有复制。认为蛋白质首先起源。支持这一看法的事实依据是有些蛋白质的合成并不需要核酸为其编码。（2）核酸首先起源：里奇和奥格尔认为生命起源的化学演化实质是核酸分子的形成和演化，在功能上是先有复制，后有代谢。认为核酸首先起源，因为核酸是遗传信息的载体，它控制着蛋白质的合成。如有些RNA本身就具有酶的活性。关于核酸和蛋白质谁先起源的三种假说（3）核酸和蛋白质共同起源：核酸和蛋白质共同起源的动力学模型（自康育义）关于蛋白质和核酸起源的条件和地点的三种假说（1）陆相起源说：认为核酸和蛋白质形成的缩合反应是在大陆火山附近，大陆无氧干燥的环境是脱水缩合的良好条件。在火山的局部高温地区形成生物大分子，再经雨水冲刷汇集到原始海洋。（2）海相起源说认为在原始海洋中，低相对分子量的氨基酸和核苷酸经过长期的积累和浓缩，可以被吸附在黏土、蒙脱石一类物质的活性表面，在适当的缩合剂（如羟胺类化合物等）存在时，可以发生脱水，缩合成高相对分子量的聚合物。（3）深海“烟囱”起源说1979年，美国的阿尔文号载人潜艇在东太平洋洋嵴上发现了硫化物烟囱（水热喷口）特殊生态系统，从而使学者们相信，这种特殊的水热环境和特殊的生态系统提供了地球早期化学进化和生命起源的自然模型。深海“烟囱”（自国土资源部网站）3、由生物大分子组成多分子体系（1）团聚体模型：20世纪50年代，奥巴林将白明胶（蛋白质）水溶液和阿拉伯胶（糖）水溶液混在一起，在混合之前，这两种溶液都是透明的，混合之后，变为混浊。在显微镜下可以看到在均匀的溶液中出现了小滴，即团聚体。团聚体是能够表现出一定的生命现象的。（2）类蛋白微球体模型：1959年，美国人福克斯等将酸性类蛋白放到稀薄的盐溶液中溶解，冷却后在显微镜下观察到无数的微球体。微球体在溶液中是稳定的，各微球体的直径是很均一的，约在1~2μm之间，相当于细菌的大小。微球体表现出很多生物学特性。4、由多分子体系发展成原始生命从多分子体系发展为原始生命，应当解决如下几个问题：（1）原始膜的起源（2）开放系统的建立（3）遗传密码的起源与进化三、有关生命起源问题的探讨1、生命起源是否仍在继续2、在生命起源的过程中自然选择如何起作用3、外星球是否存在生命复习思考题1、简述生命起源的几种假说和你对这些假说的认识。2、米勒实验说明了什么？3、谈谈你对生命的深海热泉起源说的认识。4、团聚体模型和类蛋白微球体模型分别表现了那些生命特征？5、简述戴霍夫的遗传密码进化假说。第十五章生物的进化第一节达尔文学说一、进化理论的创立1、拉马克及其进化学说：第一个系统地阐明进化思想的人是法国的拉马克。拉马克的进化学说要点：（1）生物是可变的、进化的，进化是以渐进的方式进行的；（2）进化的动力和方向，是生物天生具有的向上发展的内在趋向，使它们从简单到复杂、从低等到高等；（3）进化的原因，除环境改变和杂交外，对较高等动物来说更重要的是用进废退和获得性状的遗传；（4）最原始生物源于自然发生。2、达尔文与贝格尔之航：达尔文贝格尔号航行路线犰狳与古雕齿兽化石加拉帕格斯岛上的鸣雀加拉帕格斯岛上的巨龟二、达尔文学说的主要内容和意义达尔文进化理论主要包括两个学说：1、共同祖先学说：共同祖先学说揭示了生物进化的事实，指出物种是可变的，所有的生物都来自同一祖先，生物的进化是一个树枝状的不断分化的过程；2、自然选择学说：自然选择学说提出了解释生物是如何进化的一个机制。认为自然选择是生物进化的主要方式，是对生物适应性的合理解释。根据这两个学说，生物的进化是从共同祖先开始，在自然选择作用下的多样化过程。生物的进化模式是没有预定方向的，呈树枝状不断分化，而不是像以前的进化论先驱理解的那样是从低级到高级的有预定方向的直线式进化。生物的进化步调是渐变式的，是在自然选择作用下累积微小的优势变异的逐渐改进的过程，而不是跃变式的。三、达尔文学说的发展第一次大修正20世纪初，魏斯曼（A.Weismann）等学者对达尔文学说作了一次“过滤”，消除了达尔文理论中除“自然选择”以外的庞杂内容，如拉马克的“获得性状遗传”说、布丰的“环境直接作用”说等等，而把“自然选择”强调为进化的主因素，把“自然选择”原理强调为达尔文学说的核心，经过魏斯曼等修正的达尔文学说被称为“新达尔文主义”，第二次大修正由于遗传学的发展引起的对“自然选择”学说本身及其相关概念（如适应概念、物种概念等）所作的修正。经过这次大的修正所建立起来的进化理论，称之为“现代综合进化理论”。现代综合进化理论主要内容：1、自然选择决定进化的方向，遗传和变异这一对矛盾是推动生物进化的动力；2、群体是生物进化的基本单位，进化机制的研究属于群体遗传学范畴，进化的实质在于群体内基因频率和基因型频率的改变及由此引起的生物表型的逐渐演变；3、突变、选择、隔离是物种形成和生物进化的机制。突变是生物界普遍存在的现象，是生物遗传变异的主要来源。在生物进化过程中，随机的基因突变一旦发生，就受到自然选择的作用，自然选择的实质是“一个群体中的不同基因型携带者对后代的基因库做出不同的贡献”。但是，自然选择下群体基因库中基因频率的改变，并不意味着新种的形成。还必须通过隔离，首先是空间隔离（地理隔离或生态隔离），使已出现的差异逐渐扩大，当差异大到阻断基因交流的程度，即生殖隔离的程度，最终导致新种的形成。达尔文学说正面临第三次大修正1、古生物学的研究证明宏观进化过程并非（总）是“匀速”、“渐变”的，也有“快速进化”与“进化停滞”相间的（间断平衡论），“寒武纪生命大爆发”等事实为间断平衡论提供了有力证据；2、宏观进化与分子进化都显示出相当大的随机性，自然选择并非总是进化的主因素；3、遗传学的深入研究揭示出遗传系统本身具有某种进化功能，进化过程中可能有内因的“驱动”和“导向”。四、关于进化学说的讨论1、进化的动力是什么？2、进化是否有一定方向？3、进化的速度是否恒定？第二节生物的系统发育地质年代根据生物的发展和地层形成的顺序，按地壳的发展历史划分的若干自然阶段，叫做地质年代。地质年代分期的第一级是宙，46亿年前至38亿年前是冥古宙，然后依次是太古宙、元古宙和显生宙。宙下面分若干代，如显生宙分为古生代、中生代和新生代。代下面再分若干纪，如中生代分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪。纪下面依次还有世、期、阶等分期等级。对应于地质年代的时间表述单位宙、代、纪、世等，相应的地层表述单位为宇、界、系、统等。地质年代划分及各地质时期的一些主要进化事件二、生物界系统发育概况系统发育（phylogeny）也称系统发展，是与个体发育相对而言的，它是指某一生物类群的形成和发展过程。1、从无生命阶段到有生命阶段2、从无细胞阶段到有细胞阶段——前细胞阶段3、细胞生物从低等到高等的不断进化阶段——细胞生物阶段（1）原核生物时代（2）真核生物阶段三、植物的系统发育1、藻类植物阶段：从前寒武纪至泥盆纪4.05亿年前，在地球上以藻类为主，所以称为藻类植物时代。2、蕨类植物阶段：从4.4亿年到2.3亿年前的三叠纪早期，地球上以蕨类植物为主。3、裸子植物阶段：从晚三叠世到晚白垩世，在植物进化中以裸子植物为主。4、被子植物阶段：被子植物在早白垩世就已出现，到晚白垩世开始繁荣。裸蕨类四、多细胞动物的系统发育1、无脊椎动物时代：从5.7亿年前的寒武纪到4.05亿年前的晚志留纪是无脊椎动物的时代2、脊椎动物时代：脊椎动物是随着有颌类的出现才开始繁盛起来的，因此四亿多年前的晚志留世至今，被认为是脊椎动物时代。脊椎动物的发展可分为五个阶段。（1）鱼类：大约从晚志留世到泥盆纪是鱼类的时代。（2）两栖类：从泥盆纪末期到石炭纪末期（3.5~2.85亿年前）是两栖动物的时代。（3）爬行类（4）鸟类（5）哺乳类鱼石螈（自化石网）柏林收藏的始祖鸟化石复习思考题1、达尔文学说的主要内容。2、达尔文进化理论创立后经历了三次大的修正，这些修正的主要内容是什么？3、现代综合进化理论的主要观点。4、为什么说病毒还不是完全意义上的生物？5、原核生物时代地球上主要生活着哪些生物类群？它们对地球环境有什么影响。6、简述脊椎动物的系统发育。