第三章生命來源與生物進(jìn)化1第一節(jié)生物進(jìn)化規(guī)律第二節(jié)生命來源與生物演化第三節(jié)物種的形成2第一節(jié)生物進(jìn)化規(guī)律一生物進(jìn)化的特點(diǎn)和規(guī)律1進(jìn)步性發(fā)展自生命在地球上出現(xiàn)以來，生物界經(jīng)歷了由少到多、由低檔到高級(jí)的進(jìn)化發(fā)展過程，是一種上升的進(jìn)步性發(fā)展。3（1）從異養(yǎng)到自養(yǎng)的發(fā)展異養(yǎng)——單細(xì)胞的細(xì)菌（原核生物）以周邊環(huán)境的有機(jī)質(zhì)的養(yǎng)料。自養(yǎng)——原核生物演化出具葉綠素的藍(lán)綠藻，能夠進(jìn)行光合作用，從無機(jī)物合成有機(jī)養(yǎng)料。4（2）從二極到三極二極——藍(lán)綠藻和細(xì)菌構(gòu)成了早期生物界自養(yǎng)和異養(yǎng)、合成與分解兩個(gè)環(huán)節(jié)，形成了一種菌藻生態(tài)體系。三極——隨著真核細(xì)胞的出現(xiàn)，開始了動(dòng)植物的分化，構(gòu)成了一種三極生態(tài)系統(tǒng)。綠色植物——自然界的生產(chǎn)者動(dòng)物——自然界的消費(fèi)者細(xì)菌真菌——自然界的分解者5（3）從水到陸的發(fā)展四億年前，植物先行登陸，而后是動(dòng)物登陸，逐步形成了當(dāng)代的動(dòng)植物體系。62進(jìn)化的不可逆性指已經(jīng)演變的物種不可能恢復(fù)祖型，已經(jīng)滅亡的種類不可能重新出現(xiàn)。生物的進(jìn)化發(fā)展是不可能走回頭路的。73有關(guān)律和重演律個(gè)體發(fā)育——生物的每個(gè)個(gè)體從其生命開始到自然死亡都要經(jīng)歷一系列發(fā)育階段。如：昆蟲有幼蟲、蛹、成蟲三個(gè)階段。系統(tǒng)發(fā)生——指生物類群的來源和進(jìn)化歷史。生物類群不管大小都有其來源和發(fā)展歷史。8有關(guān)律——居維葉（G.Cuvier）提出，認(rèn)為生物身體的各部分的發(fā)展是親密有關(guān)的，環(huán)境條件的變化使生物的某種器官發(fā)生變異時(shí)，必然會(huì)有其它的器官隨之變異，同時(shí)產(chǎn)生新的適應(yīng)。重演律——系統(tǒng)發(fā)生和個(gè)體發(fā)育是親密有關(guān)的，生物總是在其個(gè)體發(fā)生的早期體現(xiàn)其祖先的特性，然后才體現(xiàn)其本身比較進(jìn)步的特性。因此，個(gè)體發(fā)育是系統(tǒng)發(fā)生的短暫重演。94適應(yīng)、特化、適應(yīng)輻射、適應(yīng)趨同適應(yīng)——生物在其形態(tài)構(gòu)造以及生理機(jī)能等方面反映其生活環(huán)境和生活方式的現(xiàn)象，這是自然選擇保存生物機(jī)能的有利變異、裁減不利變異的成果，是生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。特化——一種生物對(duì)某種生活條件特殊適應(yīng)的成果，使其在形態(tài)和生理上發(fā)生局部的變異，而整個(gè)身體的組織構(gòu)造和代謝水平并無變化。這種現(xiàn)象叫做特化。10適應(yīng)輻射——某一類生物在其演化中向著不同的方向發(fā)展，以適應(yīng)多個(gè)不同的生活條件，這種多方向的趨異就叫做適應(yīng)輻射。適應(yīng)趨同——指某些類別不同、親緣疏遠(yuǎn)的生物，由于適應(yīng)相似的生活環(huán)境而在體形上變得相似，不對(duì)等的器官也因適應(yīng)相似的功效而出現(xiàn)了相似的性狀。111213二生物演替古生物資料表明，以知的2500個(gè)科中已有2/3的科絕滅，其因素為：種系代謝——在生物的縱向發(fā)展上，新種總是在舊種的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，許多舊種被新種所替代而衰退滅亡。生態(tài)替代——在生物的橫向發(fā)展上，某些物種擴(kuò)大并占領(lǐng)了新的生態(tài)空間，而另某些物種則喪失了生活領(lǐng)域以至退出了歷史舞臺(tái)。14背景值絕滅——地史上任何時(shí)期都有某些生物絕滅，但總的平均絕滅率維持在一種低水平上，普通0.1~1個(gè)種/百萬年。集群絕滅（大規(guī)模絕滅）——在某些地史時(shí)期，有許多門類的生物幾乎同時(shí)絕滅，使生物絕滅率忽然升高。15地史上大規(guī)模絕滅共有七次：1前寒武紀(jì)伊迪卡拉動(dòng)物群絕滅2O/ε之交3S/O之交4D3法門期-弗拉斯期之交5T/P之交6J/T之交7E/K之交16科的數(shù)目地質(zhì)時(shí)代（距今百萬年）(Sepkoskietal.,1992)12345617造成生物大規(guī)模絕滅的因素：1地內(nèi)事件如火山暴發(fā)、地磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)、大規(guī)模海退、板塊運(yùn)動(dòng)、溫度變化、缺氧事件等2地外事件如超新星暴發(fā)、小行星撞擊、太陽耀斑等18第二節(jié)生命來源與生物演化一生命來源地球上有種類繁多的生物，植物約30萬種，動(dòng)物約150萬種，微生物約10萬種。也有人認(rèn)為地球上的生物應(yīng)為4~500萬種。19有關(guān)生命的來源，曾有兩種觀點(diǎn)：地外來源論和地內(nèi)來源論1地外來源論這種觀點(diǎn)認(rèn)為生命來源于銀河系別的星球上的細(xì)菌或孢子，通過輻射壓力或附著于隕石上而傳輸?shù)降厍?，之后發(fā)展演化而成。其根據(jù)是：在宇宙中發(fā)現(xiàn)有機(jī)分子的存在,在隕石中已分析出氨基酸、嘧啶、脂肪酸等。但現(xiàn)在還沒有外星球上存在生物確實(shí)切證據(jù)。20這是多數(shù)學(xué)者的觀點(diǎn)，認(rèn)為地球上的無機(jī)物在特定的物理化學(xué)條件下，形成了多個(gè)有機(jī)化合物，再通過一系列的化學(xué)過程轉(zhuǎn)化為有機(jī)體。其過程大致可分為三個(gè)階段：（1）有機(jī)化合物形成階段：原始海洋中的N，H等元素和H2O，CO，CO2，H2S，HCl，甲烷等無機(jī)化合物，在紫外線、電離輻射、高溫、高壓等一定條件下，形成氨基酸、核苷酸及單糖等有機(jī)化合物。2地內(nèi)來源論－化學(xué)進(jìn)化論21（2）生物大分子形成階段：氨基酸、核苷酸等有機(jī)化合物，在海洋中聚合形成復(fù)雜的有機(jī)化合物，如甘氨酸、蛋白質(zhì)、核酸--生物大分子（3）生命形成階段：多個(gè)生物大分子聚集，形成以蛋白質(zhì)和核酸為基礎(chǔ)的多分子體系—原生體，它含有初步的生命現(xiàn)象—從周邊環(huán)境中吸取營(yíng)養(yǎng)，將廢物排出體外。從此，生命開始從化學(xué)進(jìn)化轉(zhuǎn)入生物進(jìn)化階段大量的化石統(tǒng)計(jì)證明了生命是在地球上發(fā)生的，而生物是隨處球的發(fā)展而演化的。22二早期生物的發(fā)生和演化保存于寒武紀(jì)以前的巖石中的化石統(tǒng)計(jì)表明，早期生物演化經(jīng)歷了4次重大事件1生命的出現(xiàn)：最早的生物化石出現(xiàn)于38億年前的地層中—南非無花果樹組（FigTree)燧石中的棒狀細(xì)菌和球狀細(xì)菌它們均為單細(xì)胞生物，其中球狀細(xì)菌直徑17～20μm.在澳大利亞的Warrawoona群中發(fā)現(xiàn)35億年前的疊層石的絲狀體23242生物的分異：體現(xiàn)為生物多樣性發(fā)展—屬種數(shù)量的增加。如加拿大Ontaria（安大略?。┪鞑?0億年前的Gunflint組中出現(xiàn)8屬12種微化石。表明當(dāng)時(shí)的原核生物已有相稱的發(fā)展和繁盛，可能與當(dāng)時(shí)大氣開始充氧有關(guān)25263真核生物的出現(xiàn)：以宏觀藻類的出現(xiàn)為特色，如我國(guó)17.5億年前串嶺溝組中發(fā)現(xiàn)的Vendotaenides（文德帶藻）4后生動(dòng)物的出現(xiàn)：出現(xiàn)于6～7億年前。重要為軟軀體生物。以伊迪卡拉動(dòng)物群為代表，是指震旦紀(jì)后期出現(xiàn)的，重要由腔腸動(dòng)物（67%水母、海鰓綱）、環(huán)節(jié)動(dòng)物（25%）、節(jié)肢動(dòng)物（似三葉蟲）（5%）構(gòu)成的不具外殼的多細(xì)胞后生動(dòng)物群。我國(guó)發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)：鄂西、陜南、淮南、遼南和黑龍江。27伊迪卡拉動(dòng)物群及復(fù)原圖28三顯生宙生物的演化顯生宙生物演化經(jīng)歷了兩大飛躍1動(dòng)物界的第一次大發(fā)展（1）小殼動(dòng)物群的出現(xiàn)：震旦紀(jì)末期出現(xiàn)、寒武紀(jì)初大量繁盛，個(gè)體微?。?—2mm），具外殼的多門類海生無脊椎動(dòng)物群。涉及軟體動(dòng)物門中的軟舌螺、單板類和腹足類，腕足類以及分類位置不明的類型。意義：第一種帶殼生物群，寒武紀(jì)（古生代）的起點(diǎn)2930（2）澄江動(dòng)物群的出現(xiàn)寒武系底部繼小殼動(dòng)物群之后出現(xiàn)的第一種無殼和具殼的混生化石群。涉及三葉蟲、水母、蠕蟲類、甲殼綱及分類位置不明的節(jié)肢動(dòng)物、腕足類、藻類及魚形動(dòng)物意義：是寒武紀(jì)早期生物大暴發(fā)的典型代表。31澄江動(dòng)物群32澄江動(dòng)物群昆明魚海口魚332動(dòng)、植物從水生到陸生的發(fā)展（1）植物的發(fā)展：在志留紀(jì)末期－早、中泥盆世，由于大陸面積的擴(kuò)大，植物完畢了登陸的使命。以出現(xiàn)裸蕨植物為代表，產(chǎn)生莖、葉的分化，發(fā)育了維管束系統(tǒng)。3435（2）動(dòng)物的發(fā)展在晚泥盆世，出現(xiàn)了魚類向兩棲類的演化，動(dòng)物完畢了登陸的使命。以出現(xiàn)總鰭魚類為代表，含有強(qiáng)大的肉鰭，當(dāng)水體干枯時(shí)，可用肉鰭爬行。C演化為兩棲類。36373動(dòng)物界的發(fā)展遵照著從簡(jiǎn)樸到復(fù)雜，從低檔到高級(jí)的發(fā)展規(guī)律通過了從原生動(dòng)物—原始多細(xì)胞動(dòng)物—腔腸動(dòng)物（兩胚層動(dòng)物）—三胚層動(dòng)物—脊椎動(dòng)物的演化過程。3839第三節(jié)物種的形成物種是進(jìn)化的單元，也是繁殖后裔的單元。進(jìn)化的過程是物種不停演變的過程，新種不停出現(xiàn)，舊種不停絕滅。物種形成就是指新種的形成。40一遺傳遺傳是生物通過繁殖作用不停的傳衍后裔，它是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)。遺傳含有穩(wěn)定性，同時(shí)又含有可變性。物質(zhì)基礎(chǔ)——細(xì)胞核中的染色體基因——染色體上有一種決定性狀發(fā)育的物質(zhì)，基因重要由去氧核糖核酸(DNA)構(gòu)成，每個(gè)去氧核糖核酸分子又由許多去氧核苷酸單體構(gòu)成。41

去氧核苷酸單體又因所含堿基的不同，分為四種類型：(A)腺嘌呤核苷酸(G)鳥嘌呤核苷酸(C)胞嘧啶核苷酸(T)胸腺嘧啶核苷酸42堿基序列——ATCG這四種核苷酸能夠以一定的比例排列成一定序列，形成遺傳信息。DNA分子有兩條多核苷酸構(gòu)成雙螺旋構(gòu)造，鏈與鏈之間以核苷酸上的堿基配對(duì)相連接，四種堿基配成兩對(duì)，即A配T、C配G。G——CT——AA——TC——G43二變異變異是同種個(gè)體之間的微小差別。同一物種的個(gè)體之間總會(huì)有某些差別，決不會(huì)有兩個(gè)完全同樣的個(gè)體，這就闡明變異是一切生物普遍含有的共同特性。44遺傳的奧秘在于DNA分子中堿基序列的變化。重要有下列三種：（1）基因重組（2）基因突變（3）染色畸變45特性（1）變異是有關(guān)的，有機(jī)體的一部分發(fā)生變異，也會(huì)引發(fā)其它部分發(fā)生變異，如長(zhǎng)頸鹿。（2）變異有遺傳的，也有不遺傳的，只有遺傳的變異才干對(duì)進(jìn)化起作用。（3）變異不僅體現(xiàn)在外部形態(tài)上，并且體現(xiàn)在內(nèi)部構(gòu)造上。46遺傳與變異的關(guān)系在生物進(jìn)化過程中，變異是一種發(fā)明性因素，遺傳是一種穩(wěn)定性因素。沒有變異，生物只能產(chǎn)生相似的物種，進(jìn)化無法進(jìn)行；沒有遺傳，生物沒有相對(duì)穩(wěn)定性，不能成其種類，也不可能有進(jìn)化因此，遺傳和變異之間的互相作用是是生物進(jìn)化的基本動(dòng)力。47三隔離1地理隔離是指由于水體、沙漠、山脈的阻擋或遙遠(yuǎn)的地理距離等因素造成的隔離。由于同種生物長(zhǎng)時(shí)期受到地理隔離，居群的個(gè)體間無法雜交，失去基因交流的機(jī)會(huì)，從而朝不同方向變異，逐步形成地理亞種。如華南虎和東北虎在體型大小、毛色深淺和毛的長(zhǎng)短等方面都產(chǎn)生了明顯的差別，已形成了兩個(gè)地理亞種。482生殖隔離是指居群間由于基因型差別使得基因交流不能進(jìn)行，最后會(huì)造成形成不同的亞種、新種。49四自然選擇指生物在其生活的環(huán)境中，能夠適應(yīng)者被保存，不能適應(yīng)者被裁減的過程。實(shí)質(zhì)是使種內(nèi)居群的遺傳物質(zhì)朝著更有助于適應(yīng)外界環(huán)境方向變異。原