研究宏观进化依据的科学材料课件.ppt

1、 化石的形成和年代测定 分子生物学是研究生物宏观进化的 有力工具 化石是先前生活的生物被保存在地化石是先前生活的生物被保存在地层中的遗留物或遗迹。层中的遗留物或遗迹。如：石化的躯体、躯体印痕、足迹、如：石化的躯体、躯体印痕、足迹、排遗物粪便等。排遗物粪便等。琥珀琥珀和和深冻猛犸深冻猛犸与与化石化石一样，也是一样，也是研究生物进化的好材料。研究生物进化的好材料。n 生物进化的化石记录 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。l 化石记录显示，越老（下部）的地层，生物形态越化石记录显示，越老（下部）的地层，生物形态越简单；越新（上部）的地层，生物形态越复杂。

2、简单；越新（上部）的地层，生物形态越复杂。同位素衰变同位素衰变 同位素具有一定的同位素具有一定的衰变速度衰变速度，并且这个速，并且这个速度不受环境条件（如气候）的影响。利用这一度不受环境条件（如气候）的影响。利用这一特点，就可以比较准确地计算出各新、老地层特点，就可以比较准确地计算出各新、老地层和化石的年龄。和化石的年龄。各种同位素的衰变速度都是用各种同位素的衰变速度都是用半衰期半衰期（half-life)half-life)来计算的，半衰期是指一个样来计算的，半衰期是指一个样品中某一同位素原子衰变品中某一同位素原子衰变一半一半所需要的时间。所需要的时间。同位素衰变同位素衰变 半衰期半衰期 适

3、用范围适用范围87铷87锶 490 亿年 1 亿年232釷208铅 140 亿年 2 亿年238铀206铅 45 亿年 1 亿年40钾40氩 13 亿年 1 亿年235铀207铅 7亿年 10 万年14碳14氮 5730 年 6 万年遗传密码的通用性说明，自然界所有生命形式都是相互关联的。亲源关系近的生物，其DNA或蛋白质有更多相同性。反之亦然。例：人类与其他几种脊椎动物血红蛋白多肽链的 氨基酸序列差别 19681968年日本遗传学家木村资生年日本遗传学家木村资生M.Kimura,在在英国科学杂志英国科学杂志自然自然上，发表了上，发表了分子水分子水平上的进化速率平上的进化速率一文。一文。翌年，

4、美国的两位科学家雅克翌年，美国的两位科学家雅克金和托马金和托马斯斯朱克斯，在美国杂志朱克斯，在美国杂志科学科学上发表了上发表了非达尔文主义进化非达尔文主义进化一文，于是以一文，于是以“中性中性突变突变”为基础的分子进化学说逐渐形成了为基础的分子进化学说逐渐形成了。无表达功能的无表达功能的内含子内含子的进化速度远远高于有表的进化速度远远高于有表达功能的达功能的外显子外显子的进化速度。的进化速度。伪基因伪基因（具有与功能基因相似的碱基序列，但（具有与功能基因相似的碱基序列，但是不能产生有活性的基因产物，也不参与调控是不能产生有活性的基因产物，也不参与调控其他基因的功能，属于死亡了的基因）中的突其他

5、基因的功能，属于死亡了的基因）中的突变（置换），不论是同义置换抑或非同义置换，变（置换），不论是同义置换抑或非同义置换，均较功能基因快上好几倍，这一特点最强有力均较功能基因快上好几倍，这一特点最强有力地支持了中性学说。地支持了中性学说。利用分子生物学技术对不同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顺序的先进手段。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顺序的常用手段。细胞色素细胞色素C C 细胞色素细胞色素C C是一个具有是一个具有104104112112个氨基酸的个氨基酸的多肽分子多肽分子，从进化上看，

6、它是很保守的分子。不，从进化上看，它是很保守的分子。不同生物的细胞色素同生物的细胞色素C C中中氨基酸的组成和顺序氨基酸的组成和顺序反映反映了这些生物之间的亲缘关系。了这些生物之间的亲缘关系。根据细胞色素根据细胞色素C C分子中氨基酸顺序的差异，分子中氨基酸顺序的差异，可以得知这一分子的可以得知这一分子的基因核苷酸顺序基因核苷酸顺序的差异，依的差异，依此也同样反映出不同生物之间的亲缘关系。此也同样反映出不同生物之间的亲缘关系。中性学说认为，分子进化速率取决于蛋白质或核酸中性学说认为，分子进化速率取决于蛋白质或核酸等大分子中的氨基酸或核苷酸在一定时间内的等大分子中的氨基酸或核苷酸在一定时间内的替

7、换替换率率。生物大分子进化的特点之一是：每一种大分子在不生物大分子进化的特点之一是：每一种大分子在不同生物中的进化速度都是一样的（同生物中的进化速度都是一样的（每年每个氨基酸置换每年每个氨基酸置换频率为频率为0.30.35 51010-9-9个，是个常数个，是个常数）。）。两个物种在同一蛋白分子中的氨基酸相异的数目即两个物种在同一蛋白分子中的氨基酸相异的数目即发生置换的数目，与该两种生物分歧的时间成正比。发生置换的数目，与该两种生物分歧的时间成正比。分子进化是随机发生的分子进化是随机发生的,而不是选择的结果而不是选择的结果;分子进分子进化速率与种群的大小、物中的生殖力和寿命都没有化速率与种群的

8、大小、物中的生殖力和寿命都没有关系。关系。地层中的化石记录了生物进化的历程 生物进化是在移动的板块上进行的 集群性灭绝掀开生命史新的一页 进化趋势是如何产生的 真核细胞的内共生起源是一种进化机制 同源异型基因和宏观进化中的形态变化地层中的化石记录了生物进化的历程地层中的化石记录了生物进化的历程叠层石，由古代的蓝藻和化学沉积相间堆积而成叠层石，由古代的蓝藻和化学沉积相间堆积而成 现代海边的叠层石，它们长久地守望在海边，任惊涛拍岸，数十亿年现代海边的叠层石，它们长久地守望在海边，任惊涛拍岸，数十亿年.4545亿年前形成地球亿年前形成地球3434亿年前化石中发现最早的亿年前化石中发现最早的单细胞生物

9、蓝细菌单细胞生物蓝细菌约约2020亿年发现真核生物化石亿年发现真核生物化石单细胞真核藻类单细胞真核藻类8 8亿年出现亿年出现多细胞生物多细胞生物n 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n 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

10、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生物进化是在移动的板块上进行的生物进化是在移动的板块上进行的兩億年前兩億年前 一億三千五百萬年前一億三千五百萬年前 現在現在 n大陆漂移学说的证据大陆漂移学说的证据 各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。在生物进化的漫长岁月中，很多物种绝灭了。在生物进化的漫长岁月中，很多物种绝灭了。现存的物种顶多不过是全部种数的现存的物种顶多不过是全部种数的千分之一到千分之一到十万分之一十万分之一。古生物学和地质学的研究表明，大约每隔古生物学和地质学的研究表

11、明，大约每隔2 2，600600万年万年，生物界就要发生一次大规模的物种，生物界就要发生一次大规模的物种绝灭。绝灭。何以解释生物大绝灭这一历史现象呢？有迹象表明，在地球的历史上可能发生过灾变。例如，白垩纪末期发生了以恐龙为代表的集群绝灭事件，而白垩纪上界的粘土层中出现了元素铱(Ir)的异常富集。这种铱异常富集的粘土层分布很广，而且层位很稳定。铱元素在地球上含量是很少的，但在陨石中含量却很高。1980年，LAlverez等人据此对白垩纪末的集群绝灭作了这样的解释：地球在6 500万年前，受到脱离轨道的、直径约10 km的小行星的撞击，造成大面积的尘埃云，遮蔽了阳光，引起长达3个月至6个月的黑暗，光合作用停止，食物网破坏，因而恐龙及其他食物网的上层生物绝灭。