生命的起源和生物进化

第一节第一节 生命的起源生命的起源第二节第二节 生物进化的历程生物进化的历程第三节第三节 生物进化的证据生物进化的证据第四节第四节 生物进化的理论生物进化的理论 生物的进化生物的进化“道生一，一生二，二生三，三生万物。”老子:道德经“物类之起，必有所始。”旬子:劝学第一节第一节 生命的起源生命的起源原始气体冷凝汇流成海洋火山爆发和闪电的能量使气体合成简单有机物氨基酸聚合成肽链又重新回到水中各种大分子进化成原核细胞、真核细胞、多细胞生 命 起 源 模 式生命的诞生三个焦点问题：生物大分子的出现 DNARNA蛋白质秩序的建立 细胞形成一、生物大分子的出现3840亿年前核苷酸、氨基酸和卟啉等有机物的起源，核苷酸、氨基酸和卟啉等有机物的起源，已经有相当多的研究已经有相当多的研究 (1)从从球外空间探索球外空间探索这些分子存在的证据；这些分子存在的证据；(2)从从球外来源的陨石球外来源的陨石中分析这类物质是否存中分析这类物质是否存在；在；(3)实验室中创造类似于生命发生期的地球条实验室中创造类似于生命发生期的地球条件，开展件，开展人工模拟人工模拟的实验。的实验。人们运用精密观测设备从球外空间、从天人们运用精密观测设备从球外空间、从天外飞来的陨石中已找到外飞来的陨石中已找到40多种存在于地球之外多种存在于地球之外的有机物，其中包括了多种的有机物，其中包括了多种氨基酸氨基酸、核苷酸核苷酸和和卟啉卟啉。1828年年德德国国化化学学家家维维勒勒(FWohler 18001882)在在实实验验室室里里用用氧氧化化 铅铅 和和 铵铵 合合 成成 尿尿 素素(NH2CONH2)。开开辟辟了了从从无无机机物物合合成成有有机机物物的的新新纪纪元元，填填补补了了有有机机物物与与无无机机物物之之间的鸿沟。间的鸿沟。1953年，米勒年，米勒(Mi11er)对接近于对接近于地表地表原始原始气氛气氛的气的气体混合系体混合系统统NH3、H2、CH4、H2O天冬氨酸天冬氨酸混合系统混合系统谷氨酸谷氨酸氨基丙酸氨基丙酸(紫外线紫外线)(冲击波冲击波)(射射线)高压电弧高压电弧等等生物大分子的构成物可从无机物和简单有生物大分子的构成物可从无机物和简单有机物小分子在机物小分子在接近地表原始状态的接近地表原始状态的物理的、化物理的、化学的条件下合成出来，这是学的条件下合成出来，这是生命起源于地球生命起源于地球化化学演化的有力证明。学演化的有力证明。生命的主宰物质是生命的主宰物质是核酸核酸和和蛋白质蛋白质这这两类生物大分子。生物大分子起源的研两类生物大分子。生物大分子起源的研究是解开生命起源奥秘的钥匙。究是解开生命起源奥秘的钥匙。二、DNARNA蛋白质秩序的建立ReverseTranslationReplication核酸同原始蛋白质哪个先发生，有三种说法：核酸同原始蛋白质哪个先发生，有三种说法：核酸先发生；蛋白质先发生；二者同时发生。核酸先发生；蛋白质先发生；二者同时发生。核核酸酸先先发发生生的的可可能能性性较较大大，因因为为核核酸酸的的构构成成成成分分较较简简单单，聚聚合合较较容容易易。同同时时发发生生的的可可能能性性不不大大。核核酸酸先先发发生生，但但没没有有发发挥挥它它的的信信息息传传导导体体的的潜潜在在功功能能。这这种种潜潜能能只只有有在在原原始始生生命命微微体系出现后才能表现出来。体系出现后才能表现出来。根据研究，根据研究，RNA先发生的可能性较大，称先发生的可能性较大，称为为“RNA世界世界”。因某种核酸同时还具有酶的。因某种核酸同时还具有酶的功能。功能。三、细胞形成膜结构和分隔化的形成是生命功能实现的必要条件细胞出现：细胞出现：35353838亿年前亿年前原原始始的的第第一一个个细细胞胞必必须须具具备备下下列列最最基基本本的的性质：性质：(1)有类似质膜的有类似质膜的生物膜生物膜。(2)有能完成有能完成自我复制自我复制和和自发整合自发整合的生命大的生命大分子物质体系。分子物质体系。(3)具有内在的具有内在的物质代谢物质代谢、能量代谢能量代谢和和信息信息交流交流的基本性能。的基本性能。1、微球说：、微球说：美国的福克斯美国的福克斯(Fox)实验室主张微球说，认实验室主张微球说，认为有生物质为有生物质(浓缩干燥的氨基酸浓缩干燥的氨基酸)在在水液环境水液环境内内可以形成可以形成微小球状物微小球状物。这种微球外周具者这种微球外周具者双层表面膜双层表面膜，能将它与，能将它与环境隔离成为相对独立的小体系。这种微球可环境隔离成为相对独立的小体系。这种微球可因内外变化而因内外变化而变形变形，“增长增长”体积体积；分裂为二分裂为二，也能也能出芽出芽，它们还能，它们还能吸收物质吸收物质。原始生命体的发生原始生命体的发生蛋蛋白白链链形形成成的的微微球球体体水溶液中水溶液中 11000 110002、团聚体说：、团聚体说：苏联的奥巴林苏联的奥巴林(Oparin)实验室主张有生物实验室主张有生物质最先形成团聚小体。这种团聚小体质最先形成团聚小体。这种团聚小体大小不一大小不一，但有一定范围，形态类似但有一定范围，形态类似球状菌球状菌。团聚小体类。团聚小体类似似简单的细胞简单的细胞，外表有，外表有双层膜双层膜，膜的大小形态，膜的大小形态因环境渗透压而因环境渗透压而变化变化。它能。它能“选择吸收选择吸收”某些某些物质，也能进行物质，也能进行“分裂分裂”，能自发，能自发“出芽出芽”。奥巴林将奥巴林将白明胶白明胶(蛋白质蛋白质)的水溶液与的水溶液与阿拉阿拉伯胶伯胶(糖糖)的水溶液混在一起，在混合之前，这的水溶液混在一起，在混合之前，这种溶液都是种溶液都是透明透明的，混合之后，变为混浊。在的，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，显微镜下可以看到在均匀的溶液中出现了小滴，即即团聚体团聚体。它们四周与水液有。它们四周与水液有明显的界限明显的界限。微球说与团聚粒的共同点。微球说与团聚粒的共同点。福克斯的微球说认为，从类蛋白质在一定福克斯的微球说认为，从类蛋白质在一定条件下即可形成有条件下即可形成有双膜结构双膜结构的微球，这样的微的微球，这样的微球有多种多样的球有多种多样的形态变化形态变化和反应和反应“活性活性”。奥。奥巴林的团聚粒也具有类似的性质，不过它的构巴林的团聚粒也具有类似的性质，不过它的构成物质是从植物或动物那里得到的。成物质是从植物或动物那里得到的。两个模型的研究共同证明一点地球表面物两个模型的研究共同证明一点地球表面物质的化学演化，在适宜的条件下即有可能质的化学演化，在适宜的条件下即有可能通过通过物理的，化学的过程，产生原始的有膜包被的物理的，化学的过程，产生原始的有膜包被的微小球体微小球体，达种微球体具有某些类似的简单生，达种微球体具有某些类似的简单生命活动的特性。命活动的特性。第二节第二节 生物的进化历程生物的进化历程 原核细胞 真核细胞?单细胞 多细胞 多细胞生物出现后的生物演化 人类的起源四个重要的进化事件和阶段四个重要的进化事件和阶段：1.共生起源假说：共生起源假说：认为原始的真核细胞的某些细胞器是认为原始的真核细胞的某些细胞器是吞噬吞噬了另一个细胞，或两者了另一个细胞，或两者融合融合起来，实现起来，实现共生共生的的结果。结果。但是它无法解释但是它无法解释细胞核细胞核的起源。的起源。一、从原核细胞到真核细胞被捕获后生活在大细菌细胞膜和细胞壁之间的被捕获后生活在大细菌细胞膜和细胞壁之间的小细菌小细菌(黑色椭圆黑色椭圆)(Bdellovibrio-意即蛭形弧菌意即蛭形弧菌)生活在一种原生生物中的共生细菌，大小类似线生活在一种原生生物中的共生细菌，大小类似线粒体。此原生生物生活在白蚁的后肠中。粒体。此原生生物生活在白蚁的后肠中。2.分化假说（膜进化假说）：分化假说（膜进化假说）：真核细胞器是由真核细胞器是由原生质膜内伸原生质膜内伸和和核质再分核质再分配配而同时形成的。原核生物到真核生物是渐进而同时形成的。原核生物到真核生物是渐进的、直接的进化过程。的、直接的进化过程。但是既然各种细胞器是同时形成的，为何但是既然各种细胞器是同时形成的，为何生化特性生化特性如此不同。如此不同。30亿年前3、分子进化、分子进化中性理论：中性理论：30亿年前就亿年前就有了古细菌、有了古细菌、真细菌、真真细菌、真核细胞生物核细胞生物的分化的分化 真核细胞是不是来自原核细胞，这个真核细胞是不是来自原核细胞，这个问题现在问题现在还没有还没有一个一个最后的答案最后的答案。多细胞生物出现：多细胞生物出现：6 6亿年前亿年前单细胞真核生物单细胞真核生物二、从单细胞到多细胞多细胞真核生物多细胞真核生物从系统发生来看，生物是从单细胞生物发展到多细胞生物从系统发生来看，生物是从单细胞生物发展到多细胞生物。衣衣藻藻衣藻是一种衣藻是一种单细胞单细胞生物。生物。盘盘藻藻盘藻是由盘藻是由 4、16或或32个细胞个细胞组成，每个细胞都组成，每个细胞都和衣藻相似。散开也能和衣藻相似。散开也能独立独立生活。以同配生殖生活。以同配生殖的方式繁殖后代。的方式繁殖后代。实实球球藻藻实球藻由实球藻由 8,16或或32个细胞组成，单个细胞不个细胞组成，单个细胞不能独立生活，有性生殖是能独立生活，有性生殖是异配异配的。的。空空球球藻藻空球藻空球藻(Eudorina)是由是由16、32或或64个细胞组成个细胞组成,中央充满中央充满胶质液体胶质液体。雌雄配子雌雄配子大小不同。大小不同。团团藻藻团藻团藻(Volvox)是由是由50050000个细胞组成的个细胞组成的空空心球群体心球群体，细胞功能分化为，细胞功能分化为营养细胞营养细胞和和生殖细生殖细胞胞。有性生殖是。有性生殖是卵配卵配。1、生物个体结构与功能的进化；2、大量新物种形成和生态系统的进化。三、多细胞生物出现后的生物演化多细胞植物多细胞植物多细胞动物多细胞动物澄江生物群澄江生物群1984年南京地质年南京地质古生物研究所的侯先古生物研究所的侯先光在云南省澄江县境光在云南省澄江县境内发现了内发现了娜罗虫娜罗虫(Naraoia)的古老节肢的古老节肢动物的化石后，开始动物的化石后，开始了大规模的发掘。了大规模的发掘。它证实了大爆发式的演化事件在它证实了大爆发式的演化事件在五亿三五亿三千万千万年前确实曾经发生，最令人震撼的则是年前确实曾经发生，最令人震撼的则是在这一事件发生的短短在这一事件发生的短短数百万年数百万年(可能只有可能只有一两百万年一两百万年)期间，几乎期间，几乎所有现生动物的门所有现生动物的门类类和许多和许多已灭绝了的生物已灭绝了的生物，突发式地出现于，突发式地出现于寒武纪寒武纪地层，而在更老的地层却完全没有其地层，而在更老的地层却完全没有其祖先型的生物化石发现。祖先型的生物化石发现。在这一个瞬间性突发的大事件中，不仅在这一个瞬间性突发的大事件中，不仅建立了所有现生动物门类建立了所有现生动物门类(包括脊索动物在包括脊索动物在内内)的结构蓝图。另外还有的结构蓝图。另外还有二十几个已经灭二十几个已经灭绝了的生物种绝了的生物种，与现生动物的分类系统没有，与现生动物的分类系统没有任何关联，但每一个种却各自代表一个相当任何关联，但每一个种却各自代表一个相当于门一级的结构蓝图。于门一级的结构蓝图。美国学者Sepkoski（1982）统计的五次大灭绝事件距今时间Ma灭绝的海洋动物的科数晚奥陶纪43944022晚泥盆纪36038021晚二叠纪22023050晚三叠纪17519020晚白垩纪606515小行星撞击地球大规模的森林火灾大规模的火山喷发白垩纪末期恐龙灭绝的几种原因推测白垩纪末期恐龙灭绝的几种原因推测遍地的恐龙尸骨惊慌逃窜的恐龙“大灭绝”“大爆发”四、人类的起源l关于未来人类的体质特征将发展成什么样子，日本科学家根关于未来人类的体质特征将发展成什么样子，日本科学家根据对日本不同时期人类的体质形态结构的发展状况，用计算据对日本不同时期人类的体质形态结构的发展状况，用计算机进行推演。机进行推演。l未来的人类可能会像我们想象中的太空人一样，长着一个大未来的人类可能会像我们想象中的太空人一样，长着一个大大的如足球一样的脑袋，尖尖的下巴。由于脑量越来越增大，大的如足球一样的脑袋，尖尖的下巴。由于脑量越来越增大，脑颅会越变越大。随着食物的进一步精细，人们不再需要用脑颅会越变越大。随着食物的进一步精细，人们不再需要用臼齿磨研食物，而逐渐退化。臼齿磨研食物，而逐渐退化。南方古猿直立人现代人未来人尼安德特人倭黑猩猩在倭黑猩猩在80英尺高的的树英尺高的的树上上行走行走，手中握，手中握着水果。着水果。1、人类起源于古类人猿、人类起源于古类人猿凡出现了较接近人类的化石出现时，猿猴凡出现了较接近人类的化石出现时，猿猴的化石便不见了。的化石便不见了。起源的地点很可能是亚洲中部，包括北京起源的地点很可能是亚洲中部，包括北京周口店和原属亚洲大陆的爪哇。但也有化石在周口店和原属亚洲大陆的爪哇。但也有化石在南非和东非发现。南非和东非发现。最新的研究认为人类起源于最新的研究认为人类起源于非洲非洲的猿猴。的猿猴。1.人和猿的人和猿的骨骼十分相近骨骼十分相近：结构上看几乎完全：结构上看几乎完全相同相同2.人和猿的人和猿的痕迹器官痕迹器官比较：盲肠退化比较：盲肠退化3.人和猿人和猿胚胎发育胚胎发育和和胎盘胎盘的比较：前五个月胚的比较：前五个月胚胎，盘形胎盘胎，盘形胎盘4.人和猿的人和猿的生理生理、病理病理的比较：三维视觉、月的比较：三维视觉、月经周期、血型经周期、血型 人类起源于古类人猿的证据人类起源于古类人猿的证据人和猿的人和猿的骨骼十分相近骨骼十分相近：结构上看几乎完全相同：结构上看几乎完全相同（1）早期猿人阶段）早期猿人阶段能人能人1963年年在在坦坦桑桑尼尼亚亚奥奥杜杜韦韦峡峡谷谷发发现现的的头头骨骨连连大大部部分分牙牙齿齿和和下下颌颌骨骨化化石石，脑脑量量637ml,下下肢肢能能直直立立行行走走，拇拇指指可可与与其其他他四四指指对对握握，但但不不甚甚精精确确。有有砾砾石石作作工工具具，能能用用石石块块围围成成圈圈防防风风。化石距今化石距今150万年万年二、人类的进化二、人类的进化能人能人1470号人号人(直立人直立人)1972年年在在东东非非肯肯尼尼亚亚特特卡卡纳纳湖湖东东岸岸发发现现的的头头骨骨，脑脑量量为为700ml以以上上，肢肢骨骨与与现现代代人人相相似似，已能直立行走。化石距今已能直立行走。化石距今200万年万年。1470号人号人北京猿人北京猿人（2)晚期猿人阶段晚期猿人阶段1921年发现。年发现。北京猿人脑量北京猿人脑量1088ml，以能，以能制造石器制造石器，用，用火火和营和营群体群体生生活。距今活。距今50万万年。年。蓝田猿人蓝田猿人19631966年在陕西蓝田年在陕西蓝田县发现的化石，县发现的化石，形态上比北京形态上比北京猿人更为原始，猿人更为原始，脑量为脑量为780ml。距今。距今65-80万年万年。1965年年在在云云南南元元谋谋发发现现的的上上内内侧侧门门齿齿各各一一枚枚，有有三三件件石石英英岩岩刮刮削削器器。距距今今170万年万年。元谋猿人元谋猿人尼安德特人尼安德特人早期智人或称古人，如德国的尼安德特人早期智人或称古人，如德国的尼安德特人脑量为脑量为1575ml，身高，身高160cm。（3）早期智人阶段）早期智人阶段马坝人马坝人广东的马坝人，距今广东的马坝人，距今10-20万年万年。（4）晚期智人阶段）晚期智人阶段晚期智人晚期智人又称新人，是古人的后裔，距今又称新人，是古人的后裔，距今约约5万年万年。如。如1868年在法国发现的年在法国发现的克罗马人克罗马人，被认为是现代白种人的直接祖先。被认为是现代白种人的直接祖先。克罗马人克罗马人克罗马人克罗马人山顶洞人山顶洞人北京周口店龙骨山发现的北京周口店龙骨山发现的山顶洞人山顶洞人，距今，距今2.5万年万年，被认为是代表原始黄种人，与中国，被认为是代表原始黄种人，与中国人，爱斯基摩人和印第安人十分接近。人，爱斯基摩人和印第安人十分接近。蒙蒙古古利利亚亚人人(Mongoloid)或或称称黄黄种种人人，肤肤色色黄黄、头发直、脸扁平、鼻扁、鼻孔宽大；头发直、脸扁平、鼻扁、鼻孔宽大；高加索人高加索人(Caucasoid)或称白种人。皮肤白、鼻或称白种人。皮肤白、鼻子高而狭窄，眼睛颜色和头发类型多种多样；子高而狭窄，眼睛颜色和头发类型多种多样；（5）现代人的人种）现代人的人种尼格罗尼格罗人人(Negroid)或称黑种人，皮肤黑、嘴唇或称黑种人，皮肤黑、嘴唇厚、鼻子宽、头发鬈曲；厚、鼻子宽、头发鬈曲；澳大利亚澳大利亚人人(Australoid)或称棕种人，皮肤棕或称棕种人，皮肤棕色或巧克力色，头发棕黑色而鬈曲，鼻宽，色或巧克力色，头发棕黑色而鬈曲，鼻宽，胡须及体毛发达。胡须及体毛发达。棕色人种（澳大利亚人种）黑色人种（尼格罗人种）白色人种（高加索人种）黄色人种（蒙古人种）黄色人种（蒙古人种）人种学（人种学（EthnicsEthnics）是人类学的一个分支学科。是人类学的一个分支学科。是是研究人类各研究人类各人种的起源、演化、分布和体质特征等，并人种的起源、演化、分布和体质特征等，并探讨人种与自然环境和生活条件的关系的科探讨人种与自然环境和生活条件的关系的科学。学。“走出非洲”l19871987年，年，自然自然杂志上刊登了美杂志上刊登了美国加州大学伯克利分校三位人类学国加州大学伯克利分校三位人类学家的家的线粒体线粒体DNADNA与人类进化与人类进化一一文，他们根据对文，他们根据对147147名世界各大洲名世界各大洲妇女胎盘细胞中线粒体妇女胎盘细胞中线粒体DNADNA的分析，的分析，并根据分析结果画出一个树状图，并根据分析结果画出一个树状图，显示线粒体显示线粒体DNADNA多态性的分叉的最多态性的分叉的最底端在非洲。由此认为，对所测定底端在非洲。由此认为，对所测定的婴儿线粒体的婴儿线粒体DNADNA可以将所有现代可以将所有现代人种最后追溯到大约人种最后追溯到大约2020万年前生活万年前生活在非洲的一位妇女，她是今天全人在非洲的一位妇女，她是今天全人类的共同类的共同“祖母祖母”。这就是著名的。这就是著名的人类起源人类起源“夏娃理论夏娃理论”。现代分子人类学证据现代分子人类学证据母系遗传母系遗传线粒体线粒体DNADNA “夏娃理论夏娃理论”的核心：的核心：1 1、具有现代人特征的人类最早出现在非洲，生活在、具有现代人特征的人类最早出现在非洲，生活在距今大约距今大约2929万万1414万年前，平均时间为万年前，平均时间为2020万年前；万年前；2 2、这批现代人在大约、这批现代人在大约1818万万9 9万年前，平均时间约万年前，平均时间约1313万年前开始向世界各地扩散，并取代了当地的万年前开始向世界各地扩散，并取代了当地的土著直立人和早期智人；土著直立人和早期智人；3 3、来自非洲的现代人祖先没有和当地土著人类发生、来自非洲的现代人祖先没有和当地土著人类发生融合或基因交流，当地的土著居民最终绝灭了。融合或基因交流，当地的土著居民最终绝灭了。l20002000年年1111月，在月，在自然遗传自然遗传学学杂志上发表了一篇文章，杂志上发表了一篇文章，应用新的寻找应用新的寻找Y Y多态性的技多态性的技术，对世界各地的男性人群术，对世界各地的男性人群进行了进行了Y-Y-染色体的研究。根染色体的研究。根据据Y Y的多态性也画出了一个的多态性也画出了一个树状图，显示树状图，显示Y-Y-染色体最底染色体最底端的分叉也在非洲，也就是端的分叉也在非洲，也就是说，父系遗传的根也在非洲，说，父系遗传的根也在非洲，结果与母系遗传之根在非洲结果与母系遗传之根在非洲的结果完全吻合。进一步肯的结果完全吻合。进一步肯定了现代人起源于非洲的学定了现代人起源于非洲的学说。说。l但是，在年代的计算上与线但是，在年代的计算上与线粒体粒体DNADNA略有差异，推算略有差异，推算“亚当亚当”们生活在非洲的时间们生活在非洲的时间大约为距今大约为距今1414万万 4 4万年前，万年前，平均时间为平均时间为6 6万年前。万年前。父系遗传父系遗传Y-Y-染色体染色体复旦大学现代人类学研究中心的研究成果复旦大学现代人类学研究中心的研究成果20012001年年5 5月，在月，在科学科学杂志发杂志发表了一篇名为表了一篇名为“African African Origin of Modern Humans in Origin of Modern Humans in East Asia:A Tale of 12,000 East Asia:A Tale of 12,000 Y ChromosomesY Chromosomes”（12,00012,000个个Y-Y-染色体研究结果证明东亚人群染色体研究结果证明东亚人群起源于非洲）的文章。用大量起源于非洲）的文章。用大量的研究数据论证了现代中国人的研究数据论证了现代中国人的祖先在大约五至六万年前由的祖先在大约五至六万年前由非洲迁徙而来。非洲迁徙而来。这一研究结果对中国原来的考这一研究结果对中国原来的考古学和古人类学所公认的现代古学和古人类学所公认的现代中国人自直立人元谋人和北京中国人自直立人元谋人和北京人进化而来的传统观点完全不人进化而来的传统观点完全不同，从而进一步支持现代人起同，从而进一步支持现代人起源于非洲的观点，中国及整个源于非洲的观点，中国及整个东亚的现代人类也不列外。东亚的现代人类也不列外。地质学年表地质学年表地质学年表地质学年表A A 主要的细菌主要的细菌B B 蓝藻蓝藻C C 真核生物真核生物D D 多细胞生物多细胞生物E E 鱼类鱼类F F 植物植物G G 两栖类动物两栖类动物H H 爬行类动物爬行类动物I I 哺乳类动物哺乳类动物L L 恐龙恐龙M M 鸟类鸟类N N 人类人类一、古生物学的证据一、古生物学的证据二、生物地理学证据二、生物地理学证据三、比较解剖学证据三、比较解剖学证据四、胚胎学证据四、胚胎学证据五、生物化学证据五、生物化学证据六、细胞遗传学证据六、细胞遗传学证据七、生理学证据七、生理学证据第三节第三节 生物进化的证据生物进化的证据一、古生物学证据二、生物地理学证据二、生物地理学证据泥盆纪（3.8亿年前）二叠纪（2.5亿年前）白垩纪（1亿年前)始新纪(5000万年前）亲亲缘缘关关系系比比较较近近的的物物种种之之间间尽尽管管有有时时外外部部形形态态有有很很大大的的差差别别，却却有有共共同同的的结结构构特特征征。亲亲缘缘关关系系比比较较远远的的物物种种之之间间尽尽管管有有时时外外部部形形态态有有十分相似，结构却有十分相似，结构却有很大的差别很大的差别。三、比较解剖学的证据三、比较解剖学的证据痕迹器官痕迹器官(vestigial organ)：如：人的盲肠、耳如：人的盲肠、耳肌、毛肌、尾椎骨等，肌、毛肌、尾椎骨等，海豚和某些蛇类的后海豚和某些蛇类的后肢骨，蚊蝇的平衡棒肢骨，蚊蝇的平衡棒等都是。等都是。动物身上往往保动物身上往往保存着一些没有用处的存着一些没有用处的器官，称为痕迹器官。器官，称为痕迹器官。人类的人类的尾骨尾骨同源器官同源器官(homologous organ)：不同动物不同动物的器官，的器官，功用功用不同，不同，形状形状相异，相异，但但来源和基本结构却相同来源和基本结构却相同，叫做同源器官。，叫做同源器官。如：牛马的如：牛马的前肢前肢、蝙蝠的、蝙蝠的翼翼、鲸的、鲸的鳍状肢鳍状肢等同源；哺乳动物的三块听骨和鱼类的部分咽等同源；哺乳动物的三块听骨和鱼类的部分咽弓同源。弓同源。如：人类的手臂、牛马的前肢、鸟类的翅、蝙蝠的翼等同源；如：人类的手臂、牛马的前肢、鸟类的翅、蝙蝠的翼等同源；同功器官同功器官(analogous organ)：是指两种动物身体上是指两种动物身体上功用相同功用相同，形状相似形状相似，但但来源和基本结构完全不同来源和基本结构完全不同的器官。的器官。如：蜻蜓与鸟的翼如：蜻蜓与鸟的翼重演律重演律表明了动物表明了动物的个体发育的个体发育重演了系统重演了系统发育的过程。发育的过程。四、胚胎学的四、胚胎学的证据证据1、生命共同起源的物质基础、生命共同起源的物质基础组成生命的组成生命的元素元素和和化合物化合物大体是相同的，大体是相同的，构成蛋白质的氨基酸都是构成蛋白质的氨基酸都是L-型的，型的，核酸的结构和核酸的结构和三体密码三体密码也是一样的，也是一样的，所有细胞都利用所有细胞都利用ATP 转化能量。转化能量。五、生物化学证据五、生物化学证据2、亲缘远近与化学结构的关系、亲缘远近与化学结构的关系细细胞胞色色素素C 的的组组成成差差异异大大小小与与亲亲缘缘关关系系远远近成正比。近成正比。血红蛋白血红蛋白氨基酸氨基酸的排列方式也是。的排列方式也是。大猩猩大猩猩各种动物与人血红蛋白质各种动物与人血红蛋白质链氨基酸组成差异数链氨基酸组成差异数动物动物差异数差异数长臂猿长臂猿 罗罗 猴猴狗狗牛牛白白 鼠鼠 袋袋 鼠鼠 蛙蛙七鳃鳗七鳃鳗1125281525372746“分子钟”：以分子进化速率恒定为前提，以分子进化速率恒定为前提，结合古生物学资料而建立的用于推论生命史上结合古生物学资料而建立的用于推论生命史上进化时间发生的时间。进化时间发生的时间。六、细胞遗传学证据黑猩猩人大猩猩短尾猿一、拉马克学说用进废退用进废退获得性遗传获得性遗传第四节第四节 生物进化的理论生物进化的理论拉马克学说(1)(1)用用进进废废退退(2)(2)获获得得性性遗遗传传二、达尔文的进化论达达尔尔文文用用自自然然选选择择(natural selection)来来解解释生物的进化。这个学说归纳起来有如下释生物的进化。这个学说归纳起来有如下5点：点：1.遗传遗传遗传是生物进化的遗传是生物进化的重要因素重要因素。遗传是生物。遗传是生物的一个普遍特征，生物有了这个特征，物种才的一个普遍特征，生物有了这个特征，物种才能能稳定稳定存在。存在。2.变异变异亲代与子代之间、同一亲本产生的各子女亲代与子代之间、同一亲本产生的各子女之间都存在着之间都存在着差异差异。亲代与子代之间、同一亲。亲代与子代之间、同一亲本产生的各子女之间都存在着差异。本产生的各子女之间都存在着差异。变异是变异是随机随机产生的。产生的。3.繁殖过剩繁殖过剩生物都有极生物都有极强大的生殖力强大的生殖力。例：如果每一雌象一生例：如果每一雌象一生(30岁岁90岁岁)产仔产仔6头，头，每头活到每头活到100岁，都能繁殖，岁，都能繁殖，750年后就可年后就可有有19,000,000头子孙。头子孙。自然界各种生物的数量在一定时期内都自然界各种生物的数量在一定时期内都保持相对稳定基于以下两个事实：保持相对稳定基于以下两个事实：4.生存斗争生存斗争物种之所以不会数量大增，乃是由于生存物种之所以不会数量大增，乃是由于生存斗争。斗争。种内斗争种内斗争 种间斗争种间斗争环境斗争环境斗争5.适者生存适者生存不同的个体在不同的个体在形态形态、生理生理等方面存在着不等方面存在着不同的同的变异变异。有的变异使生物在斗争中。有的变异使生物在斗争中生存下来生存下来，有的变异却使生物在斗争中有的变异却使生物在斗争中不能生存不能生存。凡是生。凡是生存下来的都具有适应性的变异，这就是适应性存下来的都具有适应性的变异，这就是适应性的起源，即适应性是在选择中累积而成的。的起源，即适应性是在选择中累积而成的。例：在常有大风的海岛上，例：在常有大风的海岛上，无翅无翅的昆虫不的昆虫不飞翔，不至被大风吹到海里，而有翅昆虫却在飞翔，不至被大风吹到海里，而有翅昆虫却在飞翔时被风吹到海里而死亡。飞翔时被风吹到海里而死亡。请用达尔文进化论解释这副图达达尔尔文文Charles Robert Darwin Charles Robert Darwin（1809180918821882）贝贝格格尔尔号号18311836年贝格尔号贝格尔号5年周游世界的路线年周游世界的路线加拉帕格斯群岛达尔文地雀的喙形长尾巧织鸟白桦蛾的工业灰化三、现代达尔文主义(综合进化论)费希尔（费希尔（R.A.Fisher），霍尔丹），霍尔丹（J.B.S.Haldane）和赖特（）和赖特（S.Wright|）等在孟德尔等在孟德尔（Gregor Johann Mendel）和摩和摩尔根（尔根（T.H.Morgen）遗传基础发展了）遗传基础发展了群体群体遗传学遗传学。综合进化论有两个基本点综合进化论有两个基本点 第一，认为第一，认为种群种群是生物进化的基本单位，是生物进化的基本单位，进化机制的研究应当属于群体遗传学的研究进化机制的研究应当属于群体遗传学的研究范围。范围。综合进化论有两个基本点综合进化论有两个基本点 第二，第二，突变突变，基因重组基因重组，自然选择自然选择和和地地理隔离理隔离是物种进化和物种形成的机制。是物种进化和物种形成的机制。突变突变为新种的形成为新种的形成提供了原材料提供了原材料。但只有。但只有极少数的突变是有利的，可以极少数的突变是有利的，可以作为作为进化的原材进化的原材料。突变是否有利，随所处环境而异。料。突变是否有利，随所处环境而异。突变突变突变形成了基因重组，突变形成了基因重组，新基因形成的新新基因形成的新种种通过通过自然选择自然选择能适应的个体保留下来，不能适应的个体保留下来，不能适应的淘汰掉。能适应的淘汰掉。基因重组、自然选择基因重组、自然选择隔离隔离使生活在使生活在不同的环境中的物不同的环境中的物种，种，性状逐渐发生性状逐渐发生分歧分歧，形成不同的，形成不同的亚种，进一步的地亚种，进一步的地理隔离，则有助于理隔离，则有助于新种的形成。新种的形成。地理隔离的生物学意义在于地理隔离的生物学意义在于阻止了遗传阻止了遗传物质的交流物质的交流。地理隔离地理隔离四、其他进化理论 分子进化的中性理论分子进化的中性理论(木村资生木村资生)生物在分子水平上的进化不是由于自生物在分子水平上的进化不是由于自然选择作用于然选择作用于“有利有利”突变，而是在连续的突变，而是在连续的突变压下选择中性或非常接近中性的突变，突变压下选择中性或非常接近中性的突变，随机固定而成。随机固定而成。进化动力进化动力进化方向进化方向进化速度进化速度内因为主内因为主外环境和外环境和内因相结合内因相结合拉马克学说、中性学说拉马克学说、中性学说达尔文学说、现代综合论达尔文学说、现代综合论不定向的不定向的定向的、定向的、进步的进步的达尔文学说、现代综合论、达尔文学说、现代综合论、中性学说中性学说拉马克学说拉马克学说渐变的渐变的恒定的恒定的 达尔文学说、现代综合论、达尔文学说、现代综合论、中性学说中性学说