生命起源新优秀课件.ppt

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1、生命起源新第1页，本讲稿共105页 第一节第一节 生生 命命 的的 起起 源源一、有关生命起源的假说一、有关生命起源的假说（1 1）神创论）神创论上帝创造万物，最后造成人。上帝创造万物，最后造成人。（2 2）灾变论）灾变论每一次灾变后，旧生物被毁没，新每一次灾变后，旧生物被毁没，新 的生物又被上帝重新创造出来。的生物又被上帝重新创造出来。（3 3）自然发生论）自然发生论生物是从非生物环境中自然发生出来的。生物是从非生物环境中自然发生出来的。如：腐草化萤、腐肉生蛆、淤泥生鼠如：腐草化萤、腐肉生蛆、淤泥生鼠第2页，本讲稿共105页（4 4）宇生论）宇生论地球上的生命来自宇宙空间别的星球。地球上的生

2、命来自宇宙空间别的星球。星际分子的发现：星际分子的发现：A.A.1963 1963年以来，陆续发现太阳系其他的行星上都有碳氢化年以来，陆续发现太阳系其他的行星上都有碳氢化合物及其衍生物的存在，例如：氨、水、氰化氢、甲醛、合物及其衍生物的存在，例如：氨、水、氰化氢、甲醛、乙醛、甲酸、乙醇等。乙醛、甲酸、乙醇等。B.B.1978 1978年上半年，已知由年上半年，已知由C C、H H、O O、N N构成的星际分子共构成的星际分子共3737种，种，其中其中8080是有机化合物。是有机化合物。C.C.1997 1997年，美国对火星表面成分探测表明，火星上也含有生年，美国对火星表面成分探测表明，火星上

3、也含有生物有机物。物有机物。第3页，本讲稿共105页 陨石中有机化合物的发现：陨石中有机化合物的发现：A.A.从陨石的提取物中，已确定了许多有机化合物，如：各种从陨石的提取物中，已确定了许多有机化合物，如：各种碳氢化合物、氧化物、氮化物、硫化物及卤化物等。碳氢化合物、氧化物、氮化物、硫化物及卤化物等。B.B.1969 1969年年9 9月，月，澳大利亚麦启逊澳大利亚麦启逊附近落下一块陨石，从碎附近落下一块陨石，从碎片成分分析中检出了天然型的氨基酸等。片成分分析中检出了天然型的氨基酸等。第4页，本讲稿共105页（5 5）广为接受的生命起源学说）广为接受的生命起源学说 新的自然发生学说新的自然发生

4、学说 生命是在长时期宇宙进化过程中发生的，是生命是在长时期宇宙进化过程中发生的，是宇宙进化的某一阶段无生命的物质所发生的一宇宙进化的某一阶段无生命的物质所发生的一个进化过程，而不是在现在条件下由非生命的个进化过程，而不是在现在条件下由非生命的有机物质突然产生的。有机物质突然产生的。生命起源大约发生在距今生命起源大约发生在距今45453535亿年间。亿年间。第5页，本讲稿共105页二、生命起源的过程二、生命起源的过程化学演化化学演化小分子、化学有机小分子、氨基酸、小分子、化学有机小分子、氨基酸、核酸核酸生命诞生生命诞生从无序到有序从无序到有序原始的原始的RNA世界：酶、模板、结构世界：酶、模板、

5、结构生命来源于自然，又高于自然：细胞生命来源于自然，又高于自然：细胞第6页，本讲稿共105页1.1.从无机分子生成有机分子从无机分子生成有机分子甲烷、氨、硫化氢、氰化氢、水蒸汽甲烷、氨、硫化氢、氰化氢、水蒸汽等等等等紫外线紫外线太阳辐射太阳辐射提供能量提供能量闪闪电电火山爆发火山爆发合成一些简单的合成一些简单的光、热光、热雷鸣电闪雷鸣电闪有机化合物有机化合物有机酸、氨基酸、核苷酸、单糖、脂类有机酸、氨基酸、核苷酸、单糖、脂类等等等等第7页，本讲稿共105页支持此阶段的证据：支持此阶段的证据：19531953年美国芝加哥大学研究生年美国芝加哥大学研究生S.MillerS.Miller（米勒）的（

6、米勒）的模拟试验。模拟试验。19691969年年9 9月月澳大利亚麦启逊澳大利亚麦启逊落下一块陨石，从碎片成落下一块陨石，从碎片成份分析中找到氨基酸、嘧啶、脂酸等。份分析中找到氨基酸、嘧啶、脂酸等。第8页，本讲稿共105页2.2.从有机小分子合成生物大分子从有机小分子合成生物大分子 在原始海洋的岸边、岩石、粘土的表层或像在原始海洋的岸边、岩石、粘土的表层或像湖泊样的小水体中，湖泊样的小水体中，氨基酸氨基酸、核苷酸核苷酸等有机小分等有机小分子沉积，吸收能量，通过子沉积，吸收能量，通过溶液聚合溶液聚合或或浓缩聚合浓缩聚合的的方式生成原始的方式生成原始的蛋白质蛋白质、核酸核酸等生物大分子。等生物大分

7、子。第9页，本讲稿共105页支持此阶段的证据：支持此阶段的证据：美国福克斯（美国福克斯（F.FOX)F.FOX)试验证实试验证实：将氨基酸混合物倾倒在将氨基酸混合物倾倒在160160o oC C200200o oC C的热砂或粘土上，的热砂或粘土上，水分蒸发，氨基酸浓缩并化合生成类蛋白质分子。水分蒸发，氨基酸浓缩并化合生成类蛋白质分子。后来的类似实验后来的类似实验：HCN+NHHCN+NH3 3 类似肽的化合物类似肽的化合物 多聚磷脂酸多聚磷脂酸 单核苷酸单核苷酸 多核苷酸多核苷酸 5050o oC C6060o oC C第10页，本讲稿共105页3.3.从生物大分子生成多分子体系从生物大分子

8、生成多分子体系 奥巴林的团聚体学说奥巴林的团聚体学说 生物大分子主要是蛋白质溶液和核酸溶液，合在生物大分子主要是蛋白质溶液和核酸溶液，合在一起时，可形成团聚体小滴，这就是一起时，可形成团聚体小滴，这就是多分子体系多分子体系，它，它具有一定的生命现象。具有一定的生命现象。混合混合 白明胶（蛋白质）阿拉伯胶（多糖）白明胶（蛋白质）阿拉伯胶（多糖）团聚体（小滴）团聚体（小滴）第11页，本讲稿共105页福克斯的微球体学说福克斯的微球体学说最初实验：最初实验：类蛋白质类蛋白质 微球体微球体 浓缩浓缩第12页，本讲稿共105页4.4.从多分子体系进化为原始生命从多分子体系进化为原始生命 无论哪一种多分子体

9、系（团聚体或微球体），无论哪一种多分子体系（团聚体或微球体），如果具备以下特征的综合，那么，如果具备以下特征的综合，那么，原始生命原始生命就诞就诞生了。生了。第13页，本讲稿共105页（1 1）具有脂双层膜围成的与周围环境隔开的含水囊泡。具有脂双层膜围成的与周围环境隔开的含水囊泡。（2 2）囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖类大分子。囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖类大分子。（3 3）能选择性地从周围环境中吸纳能选择性地从周围环境中吸纳“食物食物”。（4 4）利用利用“食物食物”的分解，复制自身一部分起核心作用的的分解，复制自身一部分起核心作用的 大分子。大分子。（5 5）囊泡因大分子增多而囊泡因大分子

10、增多而“生长生长”和和“繁殖繁殖”。原始生命是异养、厌氧的。原始生命是异养、厌氧的。第14页，本讲稿共105页5.5.从原始生命进化到原始细胞从原始生命进化到原始细胞出现原始的细胞膜出现原始的细胞膜 原始祖细胞类似于今天的小的支原体。支原原始祖细胞类似于今天的小的支原体。支原体没有细胞壁，其外围是细胞膜，细胞质中只有体没有细胞壁，其外围是细胞膜，细胞质中只有核糖体，只含核糖体，只含DNADNA、RNARNA和多种蛋白质。它除了和多种蛋白质。它除了可以在细胞中寄生外，也能在无细胞系统的培养可以在细胞中寄生外，也能在无细胞系统的培养基中生长、繁殖。体积相当于病毒大小，为细菌基中生长、繁殖。体积相当

11、于病毒大小，为细菌的的1/10001/1000，直径约，直径约0.10.1m m。第15页，本讲稿共105页第二节、生物进化的证据和学说第二节、生物进化的证据和学说第16页，本讲稿共105页 进化含有进化含有连续变化连续变化的意思，而这种变化又带有定的意思，而这种变化又带有定向的成分，进化即朝一定方向变化的趋势。向的成分，进化即朝一定方向变化的趋势。生物从共同祖先由低级到高级，由简单到复杂逐步分生物从共同祖先由低级到高级，由简单到复杂逐步分化演变的过程叫化演变的过程叫进化（进化（evolution)evolution)。第17页，本讲稿共105页一、生物进化的证据一、生物进化的证据1.1.古生

12、物进化的证据古生物进化的证据化石化石 化石是古代埋藏在地层中的动、植物化石是古代埋藏在地层中的动、植物遗迹。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。琥珀琥珀与与化石化石一样，也是研究生物进一样，也是研究生物进化的好材料。化的好材料。第18页，本讲稿共105页 大多数生物化石是由生物体的坚硬部分形成的，如植物茎的化石，动物的牙齿、贝壳、骨骼等的化石。有些化石则是生物体的印痕所形成的，如树叶的印痕化石等。第19页，本讲稿共105页各种化石第20页，本讲稿共105页第21页，本讲稿共105页第22页，本讲稿共105页如果把不同的地层中的化石拿

13、来加以比较，就可以知道生物是如何进化的了。在越古老的地层里，成为化石的生物越简单、越低等，水生生物的化石也越多；而在越晚近的地层里，成为化石的生物越复杂、越高等，陆生生物的化石也越多。这种现象说明了，生物是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生逐渐进化而来的。另外，科学家们还发现，在最古老的地层中是没有生物化石的。这说明地球上最初是没有生命的，生命经历了从无到有的发展过程。第23页，本讲稿共105页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，并且这个速度不受，并且这个速度不受环境条件（如气候）的影响。利用这一特点，就环境条件（如气候）的影响。利用这一特点，就可以比

14、较准确地计算出各新、老地层和化石的年可以比较准确地计算出各新、老地层和化石的年龄。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-half-life)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。第24页，本讲稿共105页同位素同位素衰变 半衰期 适用范围适用范围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

15、 年 6 万年第25页，本讲稿共105页第26页，本讲稿共105页2.2.比较解剖学证据比较解剖学证据同源器官同源器官 homologue organhomologue organ 是指具有不同的功能和外部形态，但却有相同的基是指具有不同的功能和外部形态，但却有相同的基本结构的器官。本结构的器官。如：蝾螈和鳄的前肢；鸟类的翅和哺乳类的前肢以及如：蝾螈和鳄的前肢；鸟类的翅和哺乳类的前肢以及人的手臂。人的手臂。同源器官在构造及发育上的一致性说明这些动物起源同源器官在构造及发育上的一致性说明这些动物起源于共同的祖先，具有相似的遗传基础。于共同的祖先，具有相似的遗传基础。第27页，本讲稿共105页几种

16、哺乳动物前肢的比较第28页，本讲稿共105页 1 1肱骨；肱骨；2 2尺骨和桡骨；尺骨和桡骨；3 3腕骨和掌骨；腕骨和掌骨；4 4指骨指骨第29页，本讲稿共105页痕迹器官痕迹器官 trace organtrace organ 是指生物体内仍然保存着的，但功能是指生物体内仍然保存着的，但功能不大的器官。不大的器官。如：人的阑尾、犬齿；男性的乳房等。如：人的阑尾、犬齿；男性的乳房等。第30页，本讲稿共105页第31页，本讲稿共105页3.3.胚胎学证据胚胎学证据 从鱼类、两栖类、爬行类、鸟类到哺乳类和人，它从鱼类、两栖类、爬行类、鸟类到哺乳类和人，它们的早期胚胎很相似，都具有们的早期胚胎很相似，

17、都具有鳃裂和尾鳃裂和尾。这说明脊。这说明脊椎动物也具有共同的祖先，它们均来自用鳃呼吸、椎动物也具有共同的祖先，它们均来自用鳃呼吸、有尾的水栖动物祖先，而有尾的水栖动物祖先，而人类则是从有尾的动物发人类则是从有尾的动物发展而来的。展而来的。第32页，本讲稿共105页第33页，本讲稿共105页4.4.分子生物学证据分子生物学证据细胞色素细胞色素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，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

18、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。第34页，本讲稿共105页第35页，本讲稿共105页第36页，本讲稿共105页5.5.免疫学证据免疫学证据 根据根据抗原抗体抗原抗体沉淀反应的强弱程度，确定不沉淀反应的强弱程度，确定不同生物之间的亲疏关系。同生物之间的亲疏关系。验证了人和黑猩猩、大猩猩的关系最近，和猴的验证了人和黑猩猩、大猩猩的关系最近

19、，和猴的关系最远。关系最远。证明了大熊猫和熊科动物的亲缘关系比和小熊猫的证明了大熊猫和熊科动物的亲缘关系比和小熊猫的亲缘关系更接近，说明大熊猫应属于亲缘关系更接近，说明大熊猫应属于熊科熊科而不应属而不应属于于浣熊科浣熊科。第37页，本讲稿共105页第38页，本讲稿共105页二二.进化学说（进化理论）进化学说（进化理论）1.1.神创论神创论 1818世纪瑞典植物学家世纪瑞典植物学家林奈林奈（Linne,1707 Linne,1707 1778)1778)，创立了现代生物分类学的基础。，创立了现代生物分类学的基础。但他按照旧约创世纪的记载，认为人是上但他按照旧约创世纪的记载，认为人是上帝创造的。帝

20、创造的。“上帝一开始创造了多少不同的上帝一开始创造了多少不同的形式，现在就有多少物种形式，现在就有多少物种”。第39页，本讲稿共105页2.2.灾变论灾变论 居维叶居维叶（Curier,1769Curier,17691832)1832)，他证明了从两，他证明了从两栖类到人类的四肢骨骼都相似。栖类到人类的四肢骨骼都相似。他把生物化石的变化与环境的灾变联系在一他把生物化石的变化与环境的灾变联系在一起，认为生物的改变是突然发生的，是整体地消起，认为生物的改变是突然发生的，是整体地消灭和整体地重新被创造的。他反对一个物种从另灭和整体地重新被创造的。他反对一个物种从另一个物种演变而来的思想。实际上，一个

21、物种演变而来的思想。实际上，居维叶是以居维叶是以上帝的多次创造代替一次创造而已。上帝的多次创造代替一次创造而已。第40页，本讲稿共105页3.3.获得性状遗传学说获得性状遗传学说 法国法国拉马克拉马克(Lamarck,1744(Lamarck,17441829)1829)，科，科学进化论的创始者。学进化论的创始者。他认为生命是连续的，物种是变化的，他认为生命是连续的，物种是变化的，环境改变是物种变化的原因。环境改变是物种变化的原因。第41页，本讲稿共105页 主要思想主要思想：“用进废退用进废退”或称或称“获得性状获得性状遗传学说遗传学说”。即生物在环境的直接影响下，经常使用。即生物在环境的直

22、接影响下，经常使用的器官逐渐发达，不使用的器官的器官逐渐发达，不使用的器官 逐渐退化，这种后逐渐退化，这种后天获得的性状可以遗传下去。天获得的性状可以遗传下去。环境条件的变化决定了变异的方向，因此称作环境条件的变化决定了变异的方向，因此称作“定向变异定向变异”，同时定向变异又是生物对环境的一种，同时定向变异又是生物对环境的一种适应。适应。第42页，本讲稿共105页4.4.自然选择学说（达尔文主义）自然选择学说（达尔文主义）英国人英国人达尔文达尔文 DarwinDarwin(1809(180918821882），），18591859年出版了年出版了一书。一书。达尔文达尔文2222岁岁 到到“贝格

23、尔号贝格尔号”作环球旅作环球旅行，行，5 5年间（年间（1831183118361836）他收集了大量）他收集了大量的动植物资料，为达尔文进化理论打下的动植物资料，为达尔文进化理论打下了坚实的基础。了坚实的基础。第43页，本讲稿共105页n年青时代的Darwin和贝格尔号的航行1809年出生，童年 山林和田野1825年，爱丁堡大学学习医学1828年，剑桥大学学习神学，钻研博物学和自然史，结识了一些博学的教授学者。1831年，从剑桥毕业并获得学士学位剑桥大学博物学教授Henslow推荐去英国贝格尔号航海船上担任博物学专家。出 发 之 前，Henslow教 授 特 别 向Darwin赠送了Lyel

24、l的地质学原理第一卷。第44页，本讲稿共105页1831年11月，贝格尔号探险船出发进行环球探险调查1835年的夏天，贝格尔号到达太平洋东部，离南美洲西海岸965 km的加帕戈斯群岛。考察了一个多月，采集了大量的岩石及植物和动物标本。岛上26种陆栖鸟类中，有25种是特有的，15种海栖鱼类全部是新种，25种甲壳虫中只有23种是南美洲也有的，185种显花植物中新种为100种。不同岛屿上的海龟形态各不相同，地雀的许多特征也有差异，显示出这些不同的物种是这里特殊的气候和环境创造的。物种是可变的，这种变化明显受自然环境的影响和选择！第45页，本讲稿共105页随着贝格尔号长达5年的航海探险考察后，1836

25、年10月，Darwin回到了英国。整理和收集资料：1838年，他阅读了著名的经济学家Malthus（马尔萨斯,1766-1834）的人口论，进一步认识到生存竞争的结果使各物种在自然界中保持适当的数量，同时逐渐向着更加适应于环境的方向变化。同年，Darwin和Wallace在英国Linnaean学会上公布了他们各自的论文和摘要。1859年，Darwin物种起源终于问世。第46页，本讲稿共105页1859年，Darwin物种起源1860年6月30日牛津大学图书馆 神创论与进化论的辩论会 牛 津 大 主 教 Wilberforce vs.Huxley“人是亚当的后代还是猿猴的后代”的大争论 进化论与

26、神创论的斗争一直没有停止第47页，本讲稿共105页进化论学说要点：进化论学说要点：（1 1）遗传和变异）遗传和变异 有有遗传遗传物种才能稳定存在；有物种才能稳定存在；有变异变异生物界才会绚生物界才会绚丽多彩，即世界上没有两个生物个体是完全相同的，丽多彩，即世界上没有两个生物个体是完全相同的，并且这种变异是随机产生的，是并且这种变异是随机产生的，是可遗传的变异可遗传的变异。第48页，本讲稿共105页（2 2）繁殖过剩）繁殖过剩 各种生物都有极强大的生殖力。但是自然界中各种生物都有极强大的生殖力。但是自然界中各种生物的数量在一定时期内都会保持相对稳定各种生物的数量在一定时期内都会保持相对稳定。（3

27、 3）生存斗争）生存斗争 生物存在着繁殖过剩现象，出现了生存斗争。生物存在着繁殖过剩现象，出现了生存斗争。种内斗争种内斗争 种间斗争种间斗争 生物与非生物之间的斗争生物与非生物之间的斗争第49页，本讲稿共105页（4 4）适者生存）适者生存 生物体普遍存在着遗传和变异，其中生物体普遍存在着遗传和变异，其中有利变异得到保存，对生存不利的变异遭有利变异得到保存，对生存不利的变异遭受淘汰，出现受淘汰，出现适者生存适者生存。由此可见，变异是随机的，是没有方由此可见，变异是随机的，是没有方向的，只有通过定向的选择，才能保存有向的，只有通过定向的选择，才能保存有利变异，以适应环境。利变异，以适应环境。第5

28、0页，本讲稿共105页 总之，通过一代代的总之，通过一代代的生存环境的选择作用生存环境的选择作用，物种，物种变异被定向地向着一个方向积累，于是性状逐渐变异被定向地向着一个方向积累，于是性状逐渐和原来的祖先种不同了，这样就演变成了新种，和原来的祖先种不同了，这样就演变成了新种，即即变异的选择和积累变异的选择和积累则是生命多样性的根源。则是生命多样性的根源。第51页，本讲稿共105页犬类祖先经过自然选择产生五种犬科动物第52页，本讲稿共105页l人工选择导致家养狗的形态各异第53页，本讲稿共105页l生物性状和特征变化往往是环境和遗传相互作用的结果例：长颈鹿的进化第54页，本讲稿共105页5.5.

29、综合进化论（现代达尔文主义）综合进化论（现代达尔文主义）主要观点：主要观点：第一：第一：群体群体是生物进化的基本单位。是生物进化的基本单位。进化机制的研究属于进化机制的研究属于群体遗传学群体遗传学范畴。范畴。第二：第二：突变突变、选择选择、隔离隔离是物种形成是物种形成和生物进化的机制。和生物进化的机制。第55页，本讲稿共105页 这个学说的特点在于彻底否定了获得性状遗传学说，这个学说的特点在于彻底否定了获得性状遗传学说，认为进化现象是群体现象，肯定了认为进化现象是群体现象，肯定了自然选择自然选择所起的压倒所起的压倒一切的重要作用。一切的重要作用。（1 1）突变突变为生物进化提供原材料。为生物进

30、化提供原材料。（2 2）种群有相对的稳定性，其基础是种群有相对的稳定性，其基础是遗传平衡遗传平衡。第56页，本讲稿共105页（3 3）引起种群基因频率改变的因素引起种群基因频率改变的因素A.A.突变突变 突变的方向是随机的，突变给自然选择提供了突变的方向是随机的，突变给自然选择提供了原材料。如果突变性状被选择，这一突变基因就原材料。如果突变性状被选择，这一突变基因就在基因库中积累增多。在基因库中积累增多。第57页，本讲稿共105页B.B.遗传漂变遗传漂变 genetic driftgenetic drift 在一个小种群内，基因频率由于偶然的机会在一个小种群内，基因频率由于偶然的机会（不是自然

31、选择的原因）而随机增减的现象。（不是自然选择的原因）而随机增减的现象。建立者效应建立者效应 一个种群中的几个或几十个个体迁移到另一地一个种群中的几个或几十个个体迁移到另一地区而定居下来，自行繁衍后代，造成基因频率发区而定居下来，自行繁衍后代，造成基因频率发生改变的现象。生改变的现象。第58页，本讲稿共105页C.C.基因迁移基因迁移 一个种群的个体迁入到另一个种群中一个种群的个体迁入到另一个种群中去的现象。不管是老个体的迁出还是新个去的现象。不管是老个体的迁出还是新个体的加入，都会使种群基因频率发生变化。体的加入，都会使种群基因频率发生变化。第59页，本讲稿共105页D.D.自然选择自然选择

32、通过自然选择对基因型的影响和基因重组的通过自然选择对基因型的影响和基因重组的作用，从而定向改变群体的基因频率。结果使生作用，从而定向改变群体的基因频率。结果使生物类型发生改变。物类型发生改变。青霉素对细菌抗性的选择青霉素对细菌抗性的选择 DDTDDT对家蝇抗性的选择对家蝇抗性的选择第60页，本讲稿共105页6.6.分子进化的中性学说（非达尔文主义）分子进化的中性学说（非达尔文主义）19681968年，日本的年，日本的木村资生木村资生(M.kimura)(M.kimura)提出了分子进化的中性学说。提出了分子进化的中性学说。第61页，本讲稿共105页（1 1）中性学说产生的学术背景）中性学说产生

33、的学术背景 同功酶的发现和研究同功酶的发现和研究 指能催化相同的化学反应，但蛋白质分子结构不同指能催化相同的化学反应，但蛋白质分子结构不同的一类酶。它们在生理上、免疫上、理化性质上都有一的一类酶。它们在生理上、免疫上、理化性质上都有一 定的差异，它们存在于同一个体或同一组织中。定的差异，它们存在于同一个体或同一组织中。例如：例如：乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶LDHLDH是由是由4 4个亚基聚合而成的四个亚基聚合而成的四聚体，可形成聚体，可形成5 5种种LDHLDH同工酶：同工酶：H H4 4、M M4 4、H H3 3M M1 1、H H2 2M M2 2和和HMHM3 3，其中，其中M M型在骨骼肌

34、，型在骨骼肌，H H型在心肌。型在心肌。由此说明，自然群体在分子水平上存在着意想不由此说明，自然群体在分子水平上存在着意想不到的到的多态性多态性，而这正是综合进化论所解释不通的。，而这正是综合进化论所解释不通的。第62页，本讲稿共105页 分子钟概念的提出分子钟概念的提出 分子进化速率取决于蛋白质或核酸等大分子中的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氨基酸或核苷酸在一定时间内的替换率替换率。每年每个氨。每年每个氨基酸置换频率为基酸置换频率为0.30.35 X 105 X 10-9-9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两个物种

35、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即发生置换的数目，与该两种生物分歧的时间成正比时间成正比。血红蛋白、血红蛋白、MtDNA MtDNA、核、核DNA DNA、病毒、病毒DNADNA MtDNA MtDNA可以比作分子钟的可以比作分子钟的长针长针，核，核DNADNA则为则为短短针针，病毒的进化速度被比喻为分子钟的，病毒的进化速度被比喻为分子钟的秒针秒针。第63页，本讲稿共105页 遗传漂变的理论遗传漂变的理论 认为多数或绝大多数突变都是认为多数或绝大多数突变都是中性的中性的，即无所谓好或坏。遗传漂变是即无所谓好或坏。遗传漂变是随机的随机的，并，并 不是自然选择

36、的结果。不是自然选择的结果。第64页，本讲稿共105页（2 2）中性学说的内容）中性学说的内容 A.A.分子进化速度的一定性，即同一生物大分子在分子进化速度的一定性，即同一生物大分子在不同物种中的进化速度是一样的。不同物种中的进化速度是一样的。B.B.功能上对生命生存制约性低的分子或一个分子功能上对生命生存制约性低的分子或一个分子中不那么重要的部分，较之对生命生存制约性高的分中不那么重要的部分，较之对生命生存制约性高的分子或分子中重要的部分，其突变置换率高。子或分子中重要的部分，其突变置换率高。C.C.进化过程中，对分子功能不损害或损害轻的突进化过程中，对分子功能不损害或损害轻的突变（置换）较

37、之损害严重的突变容易发生。变（置换）较之损害严重的突变容易发生。D.D.具有新功能的基因一般起源于基因重复。具有新功能的基因一般起源于基因重复。E.E.中性突变包括有害程度轻微的突变；分子进化中性突变包括有害程度轻微的突变；分子进化中遗传漂变对中性突变在群体中的固定发挥着重要作中遗传漂变对中性突变在群体中的固定发挥着重要作用，即遗传漂变是分子进化的基本动力。用，即遗传漂变是分子进化的基本动力。第65页，本讲稿共105页小结：小结：达尔文主义和中性学说是两种完全不同达尔文主义和中性学说是两种完全不同的机制，如何实现这两者的统一：的机制，如何实现这两者的统一：（1 1）分子水平上的进化主要是由中性

38、突分子水平上的进化主要是由中性突变与遗传漂变导致的基因频率的固定所造变与遗传漂变导致的基因频率的固定所造成的；表现型水平上的进化则是适应性进成的；表现型水平上的进化则是适应性进化，自然选择对此是最合理的解释。化，自然选择对此是最合理的解释。第66页，本讲稿共105页 （2 2）“中性进化恐怕不应该说是非达尔文中性进化恐怕不应该说是非达尔文式进化，而是应该说是进化中间的非达尔式进化，而是应该说是进化中间的非达尔文式变化。文式变化。”（3 3）两者两者关键在于对选择对象的解释不同。关键在于对选择对象的解释不同。中性学说中性学说：基因即碱基对，分子进化：基因即碱基对，分子进化 达尔文主义达尔文主义：

39、个体，种群进化：个体，种群进化第67页，本讲稿共105页三三.生物进化的历程生物进化的历程1.1.物种的定义物种的定义 物种物种（species)species)：是一个具有共同基因：是一个具有共同基因库的，与其他类群有生殖隔离的类群。库的，与其他类群有生殖隔离的类群。它具有形态、地理分布、生理、行为以它具有形态、地理分布、生理、行为以及生殖等多方面的特征，区分物种的一个及生殖等多方面的特征，区分物种的一个最主要的根据则是：最主要的根据则是：有无生殖隔离有无生殖隔离。第68页，本讲稿共105页2.2.物种的形成物种的形成（1 1）渐变式）渐变式 通过突变、选择、隔离等过程，从一个种先通过突变、

40、选择、隔离等过程，从一个种先形成若干地理亚种，然后建立起一套生殖隔离机形成若干地理亚种，然后建立起一套生殖隔离机制，进而形成一个新种。制，进而形成一个新种。隔离（隔离（Isolation)Isolation)地理隔离：两个群体在空间上彼此分隔开来，地理隔离：两个群体在空间上彼此分隔开来，两个群体之间无法进行基因交流。两个群体之间无法进行基因交流。生殖隔离：亲本相遇不能交配或杂交不育或生殖隔离：亲本相遇不能交配或杂交不育或杂种不孕性或亲本能交配但无法受精。杂种不孕性或亲本能交配但无法受精。例如：雌马和雄驴产生骡例如：雌马和雄驴产生骡第69页，本讲稿共105页（2 2）跳跃式）跳跃式 新的物种起源

41、于新的物种起源于大突变大突变。一些种群由于基因。一些种群由于基因漂变、建立者效应以及调节基因置换的作用，易漂变、建立者效应以及调节基因置换的作用，易于发生大突变，这些大突变在隔离的环境中有更于发生大突变，这些大突变在隔离的环境中有更大的可能被留存下来，从而形成新的物种。大的可能被留存下来，从而形成新的物种。例如：人与黑猩猩之间在形态等各方面的巨例如：人与黑猩猩之间在形态等各方面的巨大差异，就是由于几个大差异，就是由于几个调节基因调节基因发生的突变（置发生的突变（置换）所致。换）所致。第70页，本讲稿共105页（3 3）异源多倍体方式（植物界较显著）异源多倍体方式（植物界较显著）两个不同物种的个

42、体杂交后得到的杂种再经过染两个不同物种的个体杂交后得到的杂种再经过染色体加倍后则形成新的物种。这种异源多倍体可以很色体加倍后则形成新的物种。这种异源多倍体可以很快地出现，也可称跳跃式。快地出现，也可称跳跃式。例如：例如：染色体加倍染色体加倍一粒小麦一粒小麦 X X 一种山羊草一种山羊草 二粒小麦二粒小麦 染色体加倍染色体加倍二粒小麦二粒小麦 X X 另一种山羊草另一种山羊草 现在栽培的普通小麦现在栽培的普通小麦第71页，本讲稿共105页（4 4）灾变学说）灾变学说 在地球的历史上可能发生过在地球的历史上可能发生过灾变灾变，如：彗星的轰，如：彗星的轰击、板块愈合击、板块愈合等等。等等。灾变时大批

43、物种灭绝了，但仍有相当的物种灾变时大批物种灭绝了，但仍有相当的物种存活下来，这些存活的物种在新的环境中继续发存活下来，这些存活的物种在新的环境中继续发展进化而成灾变以后的新的生物种。展进化而成灾变以后的新的生物种。第72页，本讲稿共105页四四.物种绝灭（物种绝灭（extinction)extinction)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十千分之一到十万分之一万分之一。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明，大约每隔2 2，600600万万年年，生物界

44、就要发生一次大规模的物种绝灭。，生物界就要发生一次大规模的物种绝灭。第73页，本讲稿共105页第74页，本讲稿共105页第三节追索人类的起源和进化第三节追索人类的起源和进化第75页，本讲稿共105页一、人、猿同祖一、人、猿同祖 在生物分类学中，人属于哺乳动物纲在生物分类学中，人属于哺乳动物纲（Mammalia)Mammalia)真兽亚纲（真兽亚纲（Eutheria)Eutheria)中的灵中的灵长目（长目（Primates)Primates)。第76页，本讲稿共105页 树鸲科树鸲科 Tupaiidae 原猴亚目原猴亚目 狐猴科狐猴科 Lemuridae (Prosimiae)懒猴科懒猴科 L

45、orisidae 阔鼻超下目：卷尾猴科阔鼻超下目：卷尾猴科 Cebidae 灵长目灵长目 (Platyrrhini)猴超科：猴超科：猴科：猕猴、金丝猴猴科：猕猴、金丝猴 类人猿亚目类人猿亚目 (Cercopithecoidea)(Cercopithecoidea)(Anthropodiea)狭鼻超下目狭鼻超下目长臂猿科：长臂猿长臂猿科：长臂猿 (Catrrhini)(Hylobatidae)人猿超科人猿超科 猩猩科猩猩科 Pongidae 或称或称 (Hominoidea)类人猿科类人猿科Simiidae：猩 猩、大猩猩、黑猩猩猩、大猩猩、黑猩猩 人科人科 Hominidae：人人第77页，本

46、讲稿共105页人类进化第78页，本讲稿共105页形态学的比较（胚胎、解剖学等）免疫学实验方法分析蛋白质的同源性特定蛋白的氨基酸序列的比较核酸序列测定、分析 人类起源于动物的证据人类起源于动物的证据第79页，本讲稿共105页19世纪世纪Muller 和和Haeckel提出鱼类是爬提出鱼类是爬行类、鸟类、和哺乳类行类、鸟类、和哺乳类的共同祖先的共同祖先爬行类、鸟类、和哺爬行类、鸟类、和哺乳类的前肢结构类似乳类的前肢结构类似第80页，本讲稿共105页生化和分子生物学方法生化和分子生物学方法第81页，本讲稿共105页一些生物与人的细胞色素一些生物与人的细胞色素c氨基酸组成差异数氨基酸组成差异数第82页

47、，本讲稿共105页 从亲缘关系来看，人与类人猿科动物关系最近从亲缘关系来看，人与类人猿科动物关系最近:抗原抗原抗体试验表明，类人猿即猩猩、大猩猩、黑猩抗体试验表明，类人猿即猩猩、大猩猩、黑猩猩的血清蛋白与人类十分接近。猩的血清蛋白与人类十分接近。人与黑猩猩的血红蛋白氨基酸序列完全相同，而与人与黑猩猩的血红蛋白氨基酸序列完全相同，而与大猩猩和猕猴分别有大猩猩和猕猴分别有2 2和和1515个氨基酸不同。个氨基酸不同。人类起源于动物，是从动物进化而来的，即人来人类起源于动物，是从动物进化而来的，即人来源于（古）猿。源于（古）猿。第83页，本讲稿共105页二、人类和类人猿的区别二、人类和类人猿的区别

48、人类是一种属于灵长类家族的哺乳人类是一种属于灵长类家族的哺乳类动物。大多数灵长类是树栖的。类动物。大多数灵长类是树栖的。有些物种以昆虫为食，也有些靠有些物种以昆虫为食，也有些靠水果和其他植物生活。也由于树水果和其他植物生活。也由于树栖，灵长类动物在许多方面为适栖，灵长类动物在许多方面为适应环境而进化：他们有一根可反应环境而进化：他们有一根可反向的大拇指，以便抓住树枝；有向的大拇指，以便抓住树枝；有一张扁平的脸，以便产生立体视一张扁平的脸，以便产生立体视觉；长长的可以灵活旋转的四肢觉；长长的可以灵活旋转的四肢使他们能活跃地在树枝间穿梭。使他们能活跃地在树枝间穿梭。第84页，本讲稿共105页灵长类

49、灵长类PrimatesPrimates 灵长类可分为两类：原猴亚目灵长类可分为两类：原猴亚目与灵长类祖先相类似，与灵长类祖先相类似，包括包括马达加斯加岛的狐猴（马达加斯加岛的狐猴（the the lemurs of Madagascar)lemurs of Madagascar)以及类人以及类人猿。类人猿又可分为三类：猿。类人猿又可分为三类：the the New World monkeys,New World monkeys,拥有一条拥有一条适于抓住的尾巴，能挂在树枝上；适于抓住的尾巴，能挂在树枝上；the Old World monkeys,the Old World monkeys,有尾

50、有尾巴但不适于抓住；巴但不适于抓住；以及没有尾巴以及没有尾巴的人科动物（的人科动物（the hominoidsthe hominoids）。）。如猿（大猩猩，猩猩，黑猩猩，长如猿（大猩猩，猩猩，黑猩猩，长臂猿）、人类及其祖先都属于类人臂猿）、人类及其祖先都属于类人猿。猿。第85页，本讲稿共105页灵长类灵长类PrimatesPrimates人类和猿的共同祖先人类和猿的共同祖先被认为是森林古猿被认为是森林古猿（dryopithecinesdryopithecines）的一员，生活在的一员，生活在1.51.52.52.5亿年前亿年前 ，外形，外形上颇有些类似于现在上颇有些类似于现在的狒狒。的狒狒。