1、自然科学基础生物的起源与进化 2 目录页 CONTENTS PAGE 01 生命的化学起源过程02 生物的进化03 人类的起源Contents Page目录页 过渡页 TRANSITION PAGE 3 01 生命的化学起源过程 原始地球的环境条件 有关生命起源的假说4 第一节生命的化学起源过程一、原始地球的环境条件 我们所生活的地球是一个绚丽多彩的星球，这一星球的年龄大约为46亿年。如果我们穿过时间隧道来到40亿年前的地球，可以看到：火山频繁爆发，岩浆四处翻滚，地壳不断运动，天空电闪雷鸣，有时又滂沱大雨。原始地球上大气的主要成分包括水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、氮、硫化氢，以及少量的氯化氢、氨
2、和甲烷等。伴随着雨水，大气中的物质被带到地面，陆地上的许多物质随雨水汇入海洋。5 第一节二、有关生命起源的假说生命的化学起源过程图10-1 米勒实验装置1原始汤的化学进化学说第一个阶段是从无机小分子到形成有机小分子。第二个阶段是从有机小分子到形成有机大分子。第三个阶段是从有机大分子到形成多分子体系。第四个阶段是从多分子体系到形成原始生命。6 第一节二、有关生命起源的假说生命的化学起源过程 部分学者认为，热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质，而且还可以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响，因此热泉生态系统是孕育生命的理想场所。但另一些学者认为，生命可能是
3、从地球表面产生，随后就蔓延到深海热泉喷口周围。以后的撞击毁灭了地球表面所有的生命，只有隐藏在深海喷口附近的生物得以保存下来并繁衍后代。因此，这些喷口附近的生物虽然不是地球上最早出现的，但却是现存所有生物的共同祖先。2生命热泉起源学说Contents Page目录页 过渡页 TRANSITION PAGE 7 生物进化的证据 生物进化的理论 02 生物的进化 生物进化的历程8 第二节一、生物进化的证据生物的进化根据古生物学和地质学的研究，各种地质年代的地层里分布着的化石记录了生物进化的历程，成为进化的直接证据。各种生物在地质年代中出现，是有一定时间顺序和规律的，古老的地质年代地层里的生物化石结构
4、简单、低等，且类型多样化。各种生物的出现都有一个繁盛、衰老和绝灭的时期。古生物学揭示了生物由少到多、结构由简到繁、由低等到高等的进化顺序和规律。过渡类型生物化石的发现，是生物进化最有力的证据，如在中生代地层中发现的始祖鸟化石（见图10-2）就是一例。图10-2 始祖鸟化石1古生物学上的证据9 第二节一、生物进化的证据生物的进化同源器官和痕迹器官是比较解剖学为生物进化提供的最有价值的证据。同源器官是指胚胎发育中起源相同、内部结构和分布位置相似，而形态和功能不同的器官，如鸟的翼、蝙蝠的翼手、鲸的鳍、马的前肢和人的上肢，虽然它们在形态和功能上各不相同，但从比较解剖学上看，这些器官都由相似的骨块组成，
5、排列方式也基本一致，从上到下都有肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指（趾）骨，如图10-3所示。鸟的翼 蝙蝠的翼手 鲸的鳍 马的前肢 人的上肢1肱骨；2桡骨；3尺骨；4腕骨；5掌骨（鸟的为腕掌骨）；指骨图10-3 四种脊椎动物的前肢骨和人的上肢骨的比较2比较解剖学上的证据10 第二节一、生物进化的证据生物的进化胚胎学是研究生物胚胎发育规律的科学。胚胎学的研究也为生物进化提供了有力的证据。例如，将七种脊椎动物和人的胚胎发育过程进行比较，可发现胚胎早期都很相似，有鳃裂、有尾、头部较大、身体弯曲，如图10-4所示。以后在胚胎发育过程中，逐渐发育成不同的动物，证实了胚胎发育重演了他们祖先发育的历史。图10
6、-4 几种脊椎动物和人的胚胎发育的比较3胚胎学上的证据11 第二节一、生物进化的证据生物的进化 从分子水平对生物进化的研究表明，核酸和蛋白质分子保留着大量的进化信息。以不同的种属生物体中有关蛋白质和核酸的化学结构和含量进行测定和比较，从而得出的差异可确定不同生物之间的亲缘关系的远近。差异愈小，亲缘关系愈近；反之，差异愈大，亲缘关系愈远。例如，细胞色素C是生物氧化中细胞色素酶系中的一员，是由104112个氨基酸组成的多肽链，这条多肽链上的一级结构即氨基酸的排列顺序在各类生物之间有极大的相似性。4分子生物学上的证据12 二、生物进化的理论第二节生物的进化 达尔文进化学说的核心是自然选择，自然选择的
7、建立是受到人工选择学说的启发，达尔文认为人工选择包括变异、遗传和选择三个因素。（一）达尔文进化学说1人工选择变异是人工选择的第一要素，从家鸡品种的培育过程看，变异是形成新品种的原始材料，是人工选择的前提；选择遗传是人工选择的第二要素，只有变异而不能遗传仍形成不了新的品种；达尔文认为遗传和变异在自然界普遍存在；是人工选择的第三要素，也是最关键的要素，如单有遗传和变异，而没有人们对各种变异进行有目的的选择和培育，是不可能形成人们所需要的新类型的。13 二、生物进化的理论第二节生物的进化 （一）达尔文进化学说2自然选择的基本论点3）变异和遗传 生物具有遗传和变异的特性。生物在繁衍过程中，会不断产生各
8、种变异，包括有利变异和不利变异。2）生存斗争 达尔文说的生存斗争包括生物同无机条件的斗争、种间斗争和种内斗争。无机条件指自然界中的水分、温度、湿度、光和空气等理化因素。1）繁殖过剩 达尔文发现生物普遍都具有高度的繁殖率，都有按几何级数增加的倾向。4）适者生存 在生存斗争中，有些个体生存下来，而有的个体被淘汰。达尔文认为，那些对生存有利变异的个体能得到保留，而那些对生存不利变异的个体会被淘汰，这就是自然选择或适者生存。14 二、生物进化的理论第二节生物的进化 （二）现代达尔文主义 生物进化的单位不是个体而是种群，生物种群中一般都有杂种性。在一个种群中，能进行生殖的个体所含有的全部遗传信息的总和称
9、为基因库。进化是种群基因库变化的结果。基因突变的方向是不定的，但在自然选择的作用下，不定向的变异可以纳入定向。也就是说，种群所发生的定向变异是由选择作用造成的。同时还可以通过选择作用使种群的定向变异积累，从而改变生物的类型。这就是自然选择的主导作用，即创造新物种的作用。15 二、生物进化的理论第二节生物的进化 （二）现代达尔文主义3隔离在物种形成中的作用 隔离是阻止不同种群在自然条件下相互交配的机制。当自然选择引起种群分化时，如果没有隔离机制使分化的种群之间断绝基因交流，就不能形成新种，因此隔离在物种形成中有重要意义。隔离主要是指地理上的隔离，并由地理上的隔离逐渐产生生殖上的隔离。1）地理隔离
10、 是指种群占据不同的分布区，由于地理上的屏障，如海洋、河流、高山、沙漠、森林等都可使不同种群不能自由交配。2）生殖隔离 是指由于地理隔离造成自然选择的方向不同，使彼此隔离的种群的遗传特性朝着不同的方向发展，进而使种群之间不能杂交或杂交后不育，这样它们就成了不同的物种。16 三、生物进化的历程第二节生物的进化（一）植物进化的历程11藻类植物阶段 从寒武纪前到泥盆纪，地球上以藻类植物为主，它们生活在水中，经历了单细胞藻类、多细胞藻类和大型藻类三个演化阶段。2432蕨类植物阶段 从泥盆纪起，植物开始登陆，最早出现的是裸蕨类植物，直到三叠纪早期，地球上以蕨类植物为主，称为蕨类植物时代。当时蕨类植物高大
11、，茂密成林，形成现在地下的煤矿。4被子植物阶段 被子植物因具有一系列更适应于陆地生活的结构，自白垩纪早期出现以后到现在，为期有一亿年，种类和数量日益增加，是当今地球上植物界的主宰。新生代被称为被子植物时代。3裸子植物阶段 从二叠纪晚期出现裸子植物到白垩纪晚期，植物的进化以裸子植物为主，逐渐取代了蕨类植物，形成了大片森林，它们的遗体埋入地下，形成今日的煤矿。中生代是裸子植物的时代。17 三、生物进化的历程第二节生物的进化（二）动物进化的历程从10多亿年前寒武纪到4.05亿年前的晚志留纪是无脊椎动物时代。从单细胞动物开始经过漫长而曲折的进化历程：1无脊椎动物阶段 到6亿多年前就已发展成多种原始的无
12、脊椎动物，如腔肠动物、扁形动物、线虫动物、软体动物和环节动物等，后又演化出原始的节肢动物，它们具有外骨骼和分节的附肢；到了5亿年前的寒武纪，已是具有硬壳的无脊椎动物的鼎盛时代。那时数量最多的节肢动物是三叶虫，因此，寒武纪又称为三叶虫时代。18 三、生物进化的历程第二节生物的进化（二）动物进化的历程 在5亿多年前的早古生代就出现了脊椎动物的祖先，可能是一种蠕虫状的原始无头类的动物，由此开始了漫长的脊椎动物进化历程。2脊椎动物阶段古生代的志留纪晚期到泥盆纪是鱼类时代。从泥盆纪末期到石炭纪末期（3.6亿2.86亿年前）是两栖类动物时代。石炭纪末期由原始两栖类演化出最早的爬行动物，到中生代在当时的海洋
13、、陆地和空中几乎都遍布爬行动物，所以，中生代也称为爬行动物时代。进入新生代以后，鸟类已全部演化为现代类型，哺乳动物也迅速分化发展，至今一直称雄全球。所以，新生代常称为哺乳动物和鸟类的时代。19 三、生物进化的历程第二节生物的进化（二）动物进化的历程图10-5 生物进化树Contents Page目录页 过渡页 TRANSITION PAGE 20 从猿到人 人类发展的基本阶段 03 人类的起源21 一、从猿到人第三节人类的起源 大量证据表明，人类与现代类人猿有着密切的亲缘关系。现代生存的有非洲的黑猩猩和大猩猩、东南亚的猩猩，以及我国南方的长臂猿四种类人猿。它们与人类有许多相似之处。古人类学家指
14、出，人类和现代类人猿的共同祖先是生活在距今2 000万3 000万年前的森林古猿。它们个体大小类似黑猩猩，依靠四肢行走。新生代第三纪中期以后，世界范围发生了强烈的造山运动。亚洲南部出现了喜马拉雅山脉；非洲东部出现了大裂谷。地貌发生了巨大的变化，引起了气候变化，继而引起了生态变化。稍后，腊玛古猿又开始分化，其中一支发展成南方古猿，约距今500万年前，南方古猿发展得相当昌盛。在南非、东非和我国鄂西，都发现了南方古猿的化石。目前认为，南方古猿中的原始类型可作为从猿到人过渡阶段的晚期代表。南方古猿能使用和制造工具，善于直立行走，手得到进一步的解放，可以叫做形成中的人。22 二、人类发展的基本阶段第三节
15、人类的起源 1早期猿人（能人）阶段（早期猿人（能人）阶段（300万万150万年前）万年前）2晚期猿人（直立人）阶段（晚期猿人（直立人）阶段（200万万20万年前）万年前）早期猿人的基本特点是：脑容量比古猿大，达680800 ml，能制作简单的砾石工具，虽能直立行走，但骨骼构造尚保留原始性。例如，在坦桑尼亚发现的能人化石，我国四川巫术猿人化石等。晚期猿人脑容量继续增大，约1 000 ml，两足行走的姿势已接近现代人，能制造较前阶段进步的石器，并已普遍用火。例如，印尼爪哇猿人，我国的北京猿人、云南元谋猿人、陕西蓝田猿人和江苏南京猿人等。23 二、人类发展的基本阶段第三节人类的起源 3早期智人（古人）阶段（早期智人（古人）阶段（25万万4万年前）万年前）4晚期智人（新人）阶段（距今晚期智人（新人）阶段（距今4万年前开始）万年前开始）早期智人的许多特征更接近于现代人，如脑容量已达现代人水平，但仍带有一定程度的原始性。他们能制作较进步的石器，并能人工取火。早期智人的化石分布于亚、非、欧许多地区。晚期智人和早期智人在形态上的主要差别在于晚期智人的前部牙齿和颜面部都较小、眉脊降低、颅高增大、额部隆起。脑很发达，已有相当的智力，除会制造石器外，还能制造骨器、角器和复合工具。谢谢观看
