生命的起源和生物进化省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第一节第一节 生命起源生命起源第二节第二节 生物进化历程生物进化历程第三节第三节 生物进化证据生物进化证据第四节第四节 生物进化理论生物进化理论 生物进化生物进化第1页“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 生命起源生命起源第2页原始气体冷凝汇流成海洋火山暴发和闪电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 式第3页生命诞生第4页三个焦点问题:生物大分子出现 DNARNA蛋白质秩序建立 细胞形成第5页一、生物大分子出现3840亿年前第6页核苷酸、氨基酸和卟啉等有机物
2、起源,核苷酸、氨基酸和卟啉等有机物起源,已经有相当多研究已经有相当多研究 (1)从从球外空间探索球外空间探索这些分子存在证据;这些分子存在证据;(2)从从球外起源陨石球外起源陨石中分析这类物质是否存在;中分析这类物质是否存在;(3)试验室中创造类似于生命发生期地球条件,试验室中创造类似于生命发生期地球条件,开展开展人工模拟人工模拟试验。试验。第7页人们利用精密观察设备从球外空间、从天人们利用精密观察设备从球外空间、从天外飞来陨石中已找到外飞来陨石中已找到40各种存在于地球之外有各种存在于地球之外有机物,其中包含了各种机物,其中包含了各种氨基酸氨基酸、核苷酸核苷酸和和卟啉卟啉。第8页1828年年
3、德德国国化化学学家家维维勒勒(FWohler 18001882)在在试试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间鸿沟。鸿沟。第9页1953年,米勒年,米勒(Mi11er)对靠近于对靠近于地表地表原始原始气氛气氛气体气体混合系统混合系统第10页第11页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)(射射线线)高压电弧高压电弧等等生物大分子组成物可从无机物和简单有机生物
4、大分子组成物可从无机物和简单有机物小分子在物小分子在靠近地表原始状态靠近地表原始状态物理、化学条件物理、化学条件下合成出来,这是下合成出来,这是生命起源于地球生命起源于地球化学演化有化学演化有力证实。力证实。第12页生命主宰物质是生命主宰物质是核酸核酸和和蛋白质蛋白质这两这两类生物大分子。生物大分子起源研究是类生物大分子。生物大分子起源研究是解开生命起源奥秘钥匙。解开生命起源奥秘钥匙。二、DNARNA蛋白质秩序建立第13页ReverseTranslationReplication第14页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
5、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可可能能性性较较大大,因因为为核核酸酸组组成成成成份份较较简简单单,聚聚合合较较轻轻易易。同同时时发发生生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信信息息传传导导体体潜潜在在功功效效。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体系系出出现现后后才才能表现出来。能表现出来。依据研究,依据研究,RNA先发生可能性较大,称为先发生可能性较大,称为“RNA世界世界”。因某种核酸同时还含有酶功效。因某种核酸同时还含有酶功效。第15页三、细胞形成膜结构和分隔化形成是生命功效实现必要条件细胞出现:细胞
6、出现:35353838亿年前亿年前第16页原始第一个细胞必须具备以下最基本性质:原始第一个细胞必须具备以下最基本性质:(1)有类似质膜有类似质膜生物膜生物膜。(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生命大分生命大分子物质体系。子物质体系。(3)含有内在含有内在物质代谢物质代谢、能量代谢能量代谢和和信息交信息交流流基本性能。基本性能。第17页1、微球说:、微球说:美国福克斯美国福克斯(Fox)试验室主张微球说,认为试验室主张微球说,认为有生物质有生物质(浓缩干燥氨基酸浓缩干燥氨基酸)在在水液环境水液环境内能够内能够形成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
7、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小体系。这种微球可因环境隔离成为相对独立小体系。这种微球可因内外改变而内外改变而变形变形,“增加增加”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。原始生命体发生原始生命体发生第18页蛋蛋白白链链形形成成微微球球体体水溶液中水溶液中 11000 11000第19页2、团聚体说:、团聚体说:苏联奥巴林苏联奥巴林(Oparin)试验室主张有生物质试验室主张有生物质最先形成团聚小体。这种团聚小体最先形成团聚小体。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
8、类。团聚小体类似似简单细胞简单细胞,外表有,外表有双层膜双层膜,膜大小形态因环,膜大小形态因环境渗透压而境渗透压而改变改变。它能。它能“选择吸收选择吸收”一些物质,一些物质,也能进行也能进行“分裂分裂”,能自发,能自发“出芽出芽”。第20页奥巴林将奥巴林将白明胶白明胶(蛋白质蛋白质)水溶液与水溶液与阿拉伯阿拉伯胶胶(糖糖)水溶液混在一起,在混合之前,这种溶水溶液混在一起,在混合之前,这种溶液都是液都是透明透明,混合之后,变为混浊。在显微镜,混合之后,变为混浊。在显微镜下能够看到在均匀溶液中出现了小滴,即下能够看到在均匀溶液中出现了小滴,即团聚团聚体体。它们四面与水液有。它们四面与水液有显著界限
9、显著界限。第21页微球说与团聚粒共同点。微球说与团聚粒共同点。福克斯微球说认为,从类蛋白质在一定条福克斯微球说认为,从类蛋白质在一定条件下即可形成有件下即可形成有双膜结构双膜结构微球,这么微球有各微球,这么微球有各种多样种多样形态改变形态改变和反应和反应“活性活性”。奥巴林团聚。奥巴林团聚粒也含有类似性质,不过它组成物质是从植物粒也含有类似性质,不过它组成物质是从植物或动物那里得到。或动物那里得到。第22页 两个模型研究共同证实一点地球表面物质两个模型研究共同证实一点地球表面物质化学演化,在适宜条件下即有可能化学演化,在适宜条件下即有可能经过物理,经过物理,化学过程,产生原始有膜包被微小球体化
10、学过程,产生原始有膜包被微小球体,达种,达种微球体含有一些类似简单生命活动特征。微球体含有一些类似简单生命活动特征。第23页第二节第二节 生物进化历程生物进化历程 原核细胞 真核细胞?单细胞 多细胞 多细胞生物出现后生物演化 人类起源四个主要进化事件和阶段四个主要进化事件和阶段:第24页1.共生起源假说:共生起源假说:认为原始真核细胞一些细胞器是认为原始真核细胞一些细胞器是吞噬吞噬了另了另一个细胞,或二者一个细胞,或二者融合融合起来,实现起来,实现共生共生结果。结果。不过它无法解释不过它无法解释细胞核细胞核起源。起源。一、从原核细胞到真核细胞第25页被捕捉后生活在大细菌细胞膜和细胞壁之间小被捕
11、捉后生活在大细菌细胞膜和细胞壁之间小细菌细菌(黑色椭圆黑色椭圆)(Bdellovibrio-意即蛭形弧菌意即蛭形弧菌)第26页生活在一个原生生物中共生细菌,大小类似线粒生活在一个原生生物中共生细菌,大小类似线粒体。此原生生物生活在白蚁后肠中。体。此原生生物生活在白蚁后肠中。第27页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。原核生物到真核生物是渐进、而同时形成。原核生物到真核生物是渐进、直接进化过程。直接进化过程。不过既然各种细胞器是同时形成,为何不过既然各种细胞器是同时形成,为何生生化特征化特征如
12、此不一样。如此不一样。第28页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分化分化第29页 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终答案最终答案。第30页多细胞生物出现: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第31页从系统发生来看,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。衣衣藻藻衣藻是一个衣藻是一个单细胞单细胞生物。生物。第
13、32页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同。散开也能和衣藻相同。散开也能独立独立生活。以同配生殖生活。以同配生殖方式繁殖后代。方式繁殖后代。第33页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。第34页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一样。大小不一样。第35页团团藻藻团藻团藻(Volvox)是由是由50050000个细胞组成
14、个细胞组成空心空心球群体球群体,细胞功效分化为,细胞功效分化为营养细胞营养细胞和和生殖细胞生殖细胞。有性生殖是有性生殖是卵配卵配。第36页1、生物个体结构与功效进化;2、大量新物种形成和生态系统进化。三、多细胞生物出现后生物演化第37页多细胞植物多细胞植物多细胞动物多细胞动物第38页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侯先光古生物研究所侯先光在云南省澄江县境内在云南省澄江县境内发觉了发觉了娜罗虫娜罗虫(Naraoia)古老节肢动古老节肢动物化石后,开始了大物化石后,开始了大规模发掘。规模发掘。第39页它证实了大暴发式演化事件在它证实了大暴发式演化事件在五亿三千五亿三千万
15、万年前确实曾经发生,最令人震撼则是在这年前确实曾经发生,最令人震撼则是在这一事件发生短短一事件发生短短数百万年数百万年(可能只有一两百可能只有一两百万年万年)期间,几乎期间,几乎全部现生动物门类全部现生动物门类和许多和许多已灭绝了生物已灭绝了生物,突发式地出现于,突发式地出现于寒武纪寒武纪地层地层,而在更老地层却完全没有其祖先型生物化,而在更老地层却完全没有其祖先型生物化石发觉。石发觉。第40页在这一个瞬间性突发大事件中,不但建在这一个瞬间性突发大事件中,不但建立了全部现生动物门类立了全部现生动物门类(包含脊索动物在内包含脊索动物在内)结构蓝图。另外还有结构蓝图。另外还有二十几个已经灭绝了生二
16、十几个已经灭绝了生物种物种,与现生动物分类系统没有任何关联,与现生动物分类系统没有任何关联,但每一个种却各自代表一个相当于门一级结但每一个种却各自代表一个相当于门一级结构蓝图。构蓝图。第41页美国学者Sepkoski(1982)统计五次大灭绝事件距今时间Mal灭绝海洋动物科数晚奥陶纪43944022晚泥盆纪36038021晚二叠纪22023050晚三叠纪17519020晚白垩纪606515第42页小行星撞击地球大规模森林火灾大规模火山喷发白垩纪末期恐龙灭绝几个原因推测白垩纪末期恐龙灭绝几个原因推测遍地恐龙尸骨惊慌逃窜恐龙“大灭绝”第43页“大暴发”第44页四、人类起源第45页第46页第47页l
17、关于未来人类体质特征将发展成什么样子,日本科学家依据关于未来人类体质特征将发展成什么样子,日本科学家依据对日本不一样时期人类体质形态结构发展情况,用计算机进对日本不一样时期人类体质形态结构发展情况,用计算机进行推演。行推演。l未来人类可能会像我们想象中太空人一样,长着一个大大如未来人类可能会像我们想象中太空人一样,长着一个大大如足球一样脑袋,尖尖下巴。因为脑量越来越增大,脑颅会越足球一样脑袋,尖尖下巴。因为脑量越来越增大,脑颅会越变越大。伴随食物深入精细,人们不再需要用臼齿磨研食物,变越大。伴随食物深入精细,人们不再需要用臼齿磨研食物,而逐步退化。而逐步退化。第48页南方古猿直立人当代人未来人
18、尼安德特人第49页倭黑猩猩在倭黑猩猩在80英尺高树上英尺高树上行行走走,手中握着水,手中握着水果。果。1、人类起源于古类人猿、人类起源于古类人猿第50页凡出现了较靠近人类化石出现时,猿猴化凡出现了较靠近人类化石出现时,猿猴化石便不见了。石便不见了。起源地点很可能是亚洲中部,包含北京周起源地点很可能是亚洲中部,包含北京周口店和原属亚洲大陆爪哇。但也有化石在南非口店和原属亚洲大陆爪哇。但也有化石在南非和东非发觉。和东非发觉。最新研究认为人类起源于最新研究认为人类起源于非洲非洲猿猴。猿猴。第51页1.人和猿人和猿骨骼十分相近骨骼十分相近:结构上看几乎完全相:结构上看几乎完全相同同2.人和猿人和猿痕迹
19、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比较:前五个月胚胎,比较:前五个月胚胎,盘形胎盘盘形胎盘4.人和猿人和猿生理生理、病理病理比较:三维视觉、月经周比较:三维视觉、月经周期、血型期、血型 人类起源于古类人猿证据人类起源于古类人猿证据第52页人和猿人和猿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第53页(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觉觉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
20、其其它它四四指指对对握握,但但不不甚甚准准确确。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。化化石距今石距今150万年万年二、人类进化二、人类进化第54页能人能人第55页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觉觉头头骨骨,脑脑量量为为700ml以以上上,肢肢骨骨与与当当代代人人相相同同,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。第56页1470号人号人第57页北京猿人北京猿人(2)晚期猿人阶段晚期猿人阶段19发觉。北京猿人脑量1088ml,以能制造石器,用火和营群体生活。距今50万年。第58页蓝田猿
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