03生物進化歷程.ppt

化石 fossil 化石是先前生活的生物被保存在地層中的遺留物或遺跡 如 石化的軀體 軀體印痕 足跡 排遺物糞便等 琥珀和深凍猛犸與化石一樣 也是研究生物進化的好材料 化石記錄顯示 越老 下部 的地層 生物形態(tài)越簡單 越新 上部 的地層 生物形態(tài)越復(fù)雜 同位素衰變同位素具有一定的衰變速度 并且這個速度不受環(huán)境條件 如氣候 的影響 利用這一特點 就可以比較準(zhǔn)確地計算出各新 老地層和化石的年齡 各種同位素的衰變速度都是用半衰期 half life 來計算的 半衰期是指一個樣品中某一同位素原子衰變一半所需要的時間 分子生物學(xué)是研究宏觀進化的有力工具 遺傳密碼的通用性說明 自然界所有生命形式都是相互關(guān)聯(lián)的 親源關(guān)系近的生物 其DNA或蛋白質(zhì)有更多相同性 反之亦然 例 人類與其他幾種脊椎動物血紅蛋白多肽鏈的氨基酸序列差別 人 猴子 8人 鼠 30人 八目鰻 125 利用分子生物學(xué)技術(shù)對不同生物同種蛋白的氨基酸序列分析是一種分析和判斷生物之間親源關(guān)系和進化順序的先進手段 除了蛋白質(zhì)氨基酸序列的分析外 DNA同源序列分析和DNA多態(tài)性分析等也已成為判斷生物之間親源關(guān)系和進化順序的常用手段 細胞色素C細胞色素C是一個具有104 112個氨基酸的多肽分子 從進化上看 它是很保守的分子 不同生物的細胞色素C中氨基酸的組成和順序反映了這些生物之間的親緣關(guān)系 根據(jù)細胞色素C分子中氨基酸順序的差異 可以得知這一分子的基因核苷酸順序的差異 依此也同樣反映出不同生物之間的親緣關(guān)系 分子鐘概念的提出 中性學(xué)說認為 分子進化速率取決于蛋白質(zhì)或核酸等大分子中的氨基酸或核苷酸在一定時間內(nèi)的替換率 生物大分子進化的特點之一是 每一種大分子在不同生物中的進化速度都是一樣的 每年每個氨基酸置換頻率為0 3 5 10 9個 是個常數(shù) 兩個物種在同一蛋白分子中的氨基酸相異的數(shù)目即發(fā)生置換的數(shù)目 與該兩種生物分歧的時間成正比 分子進化是隨機發(fā)生的 而不是選擇的結(jié)果 分子進化速率與種群的大小 物中的生殖力和壽命都沒有關(guān)系 地層中的化石記錄了生物進化的歷程 疊層石 由古代的藍藻和化學(xué)沉積相間堆積而成 現(xiàn)代海邊的疊層石 它們長久地守望在海邊 任驚濤拍岸 數(shù)十億年 45億年前形成地球34億年前化石中發(fā)現(xiàn)最早的單細胞生物藍細菌約20億年發(fā)現(xiàn)真核生物化石單細胞真核藻類8億年出現(xiàn)多細胞生物 生物進化的歷史進程 前寒武紀 34億年前 單細胞原核生物20億年前 單細胞真核藻類8億年前 多細胞生物 古生代 寒武紀 生物大爆發(fā) 藻類 蕨類 軟體動物 棘皮動物奧陶紀和志留紀 植物由水生到陸生的進化泥盆紀 魚類大發(fā)展 昆蟲和兩棲動物興起石炭紀 兩棲動物繁盛 爬行類興起 動物由水生到陸生二疊紀 裸子植物繁茂 生物進化的歷史進程 中生代 爬行動物的時代三疊紀 爬行動物成為優(yōu)勢生物 出現(xiàn)鱷魚 鳥類 恐龍 蜥蜴 海龜侏羅紀 恐龍繁盛 原始哺乳動物出現(xiàn)白堊紀 恐龍滅絕 昆蟲和有花植物分化 新生代 第三紀 昆蟲與被子植物繼續(xù)繁盛分化 出現(xiàn)鳥類和大量哺乳動物第四紀 靈長類一支進化為人類 古生代 5 9億年 2 48億年寒武紀生物大爆發(fā) 適應(yīng)輻射 藻類 苔蘚和蕨類 低等無脊索水生動物 魚類 兩棲類 出現(xiàn)裸子植物 爬行動物 三葉蟲滅絕為古生代地層的劃分提供了可識別標(biāo)志中生代 2 48億年 6600萬年裸子植物 爬行動物盛行新生代 6600萬年 現(xiàn)在被子植物 鳥類 哺乳動物 生物進化的主要趨勢 1 生物的種類由少到多 2 生活環(huán)境由水生到陸生 3 身體的結(jié)構(gòu)由簡單到復(fù)雜 由低等向高等發(fā)展 集群性滅絕掀開生命史新的一頁 在生物進化的漫長歲月中 很多物種絕滅了 現(xiàn)存的物種頂多不過是全部種數(shù)的千分之一到十萬分之一 古生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)的研究表明 大約每隔2 600萬年 生物界就要發(fā)生一次大規(guī)模的物種絕滅 進化趨勢是如何產(chǎn)生的 趨同進化 當(dāng)兩種或兩類已有分歧的生物遇到了相似的環(huán)境 并因同向的適應(yīng)進化而獨立地進化出相似的特征 就稱為平行或平行進化 平行進化與趨同進化的區(qū)分 主要是看后裔與祖先的狀況 若后裔之間的相似程度大于祖先之間的相似程度 則是趨同 若后裔之間的相似程度與祖先之間的相似程度基本一致 則是平行 平行進化 趨異進化 趨異進化又稱為分歧 生物進化過程中 由于共同祖先適應(yīng)于不同環(huán)境 向兩個或者以上方向發(fā)展的過程 如果某一類群的趨異向著輻射狀的多種方向不斷發(fā)展 則稱為適應(yīng)輻射 趨異產(chǎn)生的物種在形態(tài)結(jié)構(gòu) 生理機能方面沒有普遍提高 進化處于同一水平 趨異進化是分化式 生物類型由少到多 進化的基本方式 是生物多樣化的基礎(chǔ) 如北極熊 Ursusmaritimus 是從棕熊 Ursusarctos 發(fā)展而來 第四紀的更新世時 一次大冰川將一群棕熊從主群中分了出來 他們在北極嚴寒環(huán)境的選擇之下 發(fā)展成北極熊 北極熊是白色的 與環(huán)境顏色一致 便于獵捕食物 頭肩部成流線形 足掌有剛毛 能在冰上行走而不致滑到 并有隔熱和御寒的作用 北極熊肉食 棕熊雖然也屬食肉目 卻以植物為主要食物 適應(yīng)輻射 趨異進化 趨異進化的結(jié)果使親緣相同或相近的一類動物適應(yīng)多種不同的環(huán)境而分化成多個在形態(tài) 生理和行為上各不相同的種 形成一個同源的輻射狀的進化系統(tǒng) 即是適應(yīng)輻射 adaptiveradiation 適應(yīng)輻射常發(fā)生在開拓新的生活環(huán)境時 當(dāng)一個物種在進入一個新的自然環(huán)境之后 由于新的生活環(huán)境提供了多種多樣可供生存的條件 于是種群向多個方向進入 分別適應(yīng)不同的生態(tài)條件 有的上山 有的入水 有的住到陰濕之處 有的進入無光照的地下等 在不同環(huán)境條件選擇之下 他們終于發(fā)展成各不相同的新物種 適應(yīng)輻射 真核生物的起源 目前在沉積地層中發(fā)現(xiàn)的最古老的化石是出現(xiàn)于34億年前的原核生物 而最早的真核生物化石不超過20億年前 真核生物細胞要比原核生物細胞復(fù)雜得多 復(fù)雜的真核細胞表現(xiàn)了細胞內(nèi)區(qū)域的高度組織性 細胞內(nèi)各種分化的細胞器都有明確的分工和相互合作 具有膜包被的細胞器即區(qū)域高度組織性的真核細胞是如何從較簡單的原核細胞進化來的呢 真核細胞的內(nèi)膜系統(tǒng)是原核細胞的外膜向內(nèi)折入而發(fā)展起來的 線粒體和葉綠體等細胞器的形成 內(nèi)共生學(xué)說 原始的較大的原核細胞可以吞入較小的原核細胞 被吞入的原核細胞通過內(nèi)共生變成了細胞器 內(nèi)共生學(xué)說認為 原來被吞入的需氧的細菌可變?yōu)榫€粒體 被吞入的具葉綠素和光合作用功能的藍細菌變成了葉綠體 如此 便逐漸完成了向真核細胞的進化 內(nèi)共生學(xué)說 的實驗支持 生物細胞間的內(nèi)共生現(xiàn)象是