生命的起源和生物进化

空 球 藻
•空球藻(Eudorina)是由16、32或64个细胞组成, 中央充满胶质液体。雌雄配子大小不同。
团 藻
•团藻(Volvox)是由500～50000个细胞组成的空 心球群体，细胞功能分化为营养细胞和生殖细 胞。有性生殖是卵配。
三、多细胞生物出现后的生物演化
1、生物个体结构与功能的进化； 2、大量新物种形成和生态系统的进化。
二、 从单细胞到多细胞
多细胞生物出现： 6亿年前
单细胞真核生物
多细胞真核生物
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 藻
•衣藻是一种单细胞生物。
盘 藻
•盘藻是由 4、16或32个细胞组成，每个细胞都 和衣藻相似。散开也能独立生活。以同配生殖 的方式繁殖后代。
实 球 藻
•实球藻由 8,16或32个细胞组成，单个细胞不 能独立生活，有性生殖是异配的。
开辟了从无机物合 成有机物的新纪元，填 补了有机物与无机物之 间的鸿沟。
1953 年，米勒
(Mi11er) 对接近于 地表原始 气氛的气 体混合系 统
NH3、 H2、
CH4、 H2O
(紫外线) (冲击波) (射线)
混合系统高压电弧
天冬氨酸 谷氨酸
β－氨基丙酸 等
生物大分子的构成物可从无机物和简单有 机物小分子在接近地表原始状态的物理的、化 学的条件下合成出来，这是生命起源于地球化 学演化的有力证明。
(2)从球外来源的陨石中分析这类物质是否存 在；
(3)实验室中创造类似于生命发生期的地球条 件，开展人工模拟的实验。
人们运用精密观测设备从球外空间、从天 外飞来的陨石中已找到40多种存在于地球之外 的有机物，其中包括了多种氨基酸、核苷酸和 卟啉。
1828年德国化学家 维勒(F·Wohler 1800－ 1882) 在 实 验 室 里 用 氧 化铅和铵合成尿素 (NH2CONH2)。
关于未来人类的体质特征将发展成什么样子，日本科学家根 据对日本不同时期人类的体质形态结构的发展状况，用计算 机进行推演。
未来的人类可能会像我们想象中的太空人一样，长着一个大 大的如足球一样的脑袋，尖尖的下巴。由于脑量越来越增大， 脑颅会越变越大。随着食物的进一步精细，人们不再需要用 臼齿磨研食物，而逐渐退化。
（3）早期智人阶段
• 尼安德特人
早期智人或称古人，如德国的尼安德特人 脑量为1575ml，身高160cm。
马坝人 广东的马坝人，距今10-20万年。
（4）晚期智人阶段
• 克罗马人
晚期智人又称新人，是古人的后裔，距今 约5万年。如1868年在法国发现的克罗马人， 被认为是现代白种人的直接祖先。
克罗马人
一、从原核细胞到真核细胞
1.共生起源假说： 认为原始的真核细胞的某些细胞器是吞噬
了另一个细胞，或两者融合起来，实现共生的 结果。
但是它无法解释细胞核的起源。
被捕获后生活在大细菌细胞膜和细胞壁之间的 小细菌(黑色椭圆)(Bdellovibrio-意即蛭形弧菌)
生活在一种原生生物中的共生细菌，大小类似线 粒体。此原生生物生活在白蚁的后肠中。
2.分化假说（膜进化假说）：
真核细胞器是由原生质膜内伸和核质再分 配而同时形成的。原核生物到真核生物是渐进 的、直接的进化过程。
但是既然各种细胞器是同时形成的，为何 生化特性如此不同。
3、分子进化 中性理论：
30亿年前就 有了古细菌、 真细菌、真 核细胞生物 的分化
30亿年前
真核细胞是不是来自原核细胞，这个 问题现在还没有一个最后的答案。
• 山顶洞人
北京周口店龙骨山发现的山顶洞人，距今 2.5万年，被认为是代表原始黄种人，与中国 人，爱斯基摩人和印第安人十分接近。
（5）现代人的人种
蒙古利亚人(Mongoloid)或称黄种人，肤色黄 、头发直、脸扁平、鼻扁、鼻孔宽大；
高加索人(Caucasoid)或称白种人。皮肤白、鼻 子高而狭窄，眼睛颜色和头发类型多种多样；
父系遗传 Y-染色体
2000年11月，在《自然遗传 学》杂志上发表了一篇文章， 应用新的寻找Y多态性的技 术，对世界各地的男性人群 进行了Y-染色体的研究。根 据Y的多态性也画出了一个 树状图，显示Y-染色体最底 端的分叉也在非洲，也就是 说，父系遗传的根也在非洲， 结果与母系遗传之根在非洲 的结果完全吻合。进一步肯 定了现代人起源于非洲的学 说。
两个模型的研究共同证明一点地球表面物 质的化学演化，在适宜的条件下即有可能通过 物理的，化学的过程，产生原始的有膜包被的 微小球体，达种微球体具有某些类似的简单生 命活动的特性。
第二节 生物的进化历程
四个重要的进化事件和阶段：
原核细胞 真核细胞 ? 单细胞 多细胞 多细胞生物出现后的生物演化 人类的起源
多细胞植物
多细胞动物
澄江生物群
1984年南京地质 古生物研究所的侯先 光在云南省澄江县境 内发现了娜罗虫 (Naraoia)的古老节肢 动物的化石后，开始 了大规模的发掘。
它证实了大爆发式的演化事件在五亿三 千万年前确实曾经发生，最令人震撼的则 是在这一事件发生的短短数百万年(可能只 有一两百万年)期间，几乎所有现生动物的 门类和许多已灭绝了的生物，突发式地出 现于寒武纪地层，而在更老的地层却完全 没有其祖先型的生物化石发现。
(3)具有内在的物质代谢、能量代谢和信息 交流的基本性能。
原始生命体的发生
1、微球说：
美国的福克斯(Fox)实验室主张微球说，认 为有生物质(浓缩干燥的氨基酸)在水液环境内 可以形成微小球状物。
这种微球外周具者双层表面膜，能将它与 环境隔离成为相对独立的小体系。这种微球可 因内外变化而变形，“增长”体积；分裂为二 ，也能出芽，它们还能吸收物质。
1470号人
（2) 晚期猿人阶段
• 北京猿人
1921年发现 。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。
• 蓝田猿人
1963－1966 年在陕西蓝田 县发现的化石 ，形态上比北 京猿人更为原 始，脑量为 780ml。距今 65-80万年。
• 元谋猿人
1965年在云南 元谋发现的上内 侧门齿各一枚， 有三件石英岩刮 削 器 。 距 今 170 万年。
连大部分牙齿和下颌骨化石，脑量637ml,下肢 能直立行走，拇指可与其他四指对握，但不甚 精确。有砾石作工具，能用石块围成圈防风。 化石距今150万年
能人
• 1470号人 (直立人)
1972年在东非肯尼亚特卡纳湖东岸发现的 头骨，脑量为700ml以上，肢骨与现代人相似 ，已能直立行走。化石距今200万年。
源
模
氨基酸聚合成 肽链又重新回
式
到水中
各种大分子进化 成原核细胞、真 核细胞、多细胞
生命的诞生
三个焦点问题：
生物大分子的出现 DNA－RNA－蛋白质秩序的建立 细胞形成
一、 生物大分子的出现
38－40亿年前
核苷酸、氨基酸和卟啉等有机物的起源， 已经有相当多的研究
(1)从球外空间探索这些分子存在的证据；
生物的进化
第一节 生命的起源 第二节 生物进化的历程 第三节 生物进化的证据 第四节 生物进化的理论
第一节 生命的起源
“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》
原始气体冷凝 汇流成海洋
生
命
火山爆发和闪电 的能量使气体合
起
成简单有机物
蛋 白 链 形 成 的 微 球 体
水溶液中 × 11000
2、团聚体说：
苏联的奥巴林(Oparin)实验室主张有生物 质最先形成团聚小体。这种团聚小体大小不一， 但有一定范围，形态类似球状菌。团聚小体类 似简单的细胞，外表有双层膜，膜的大小形态 因环境渗透压而变化。它能“选择吸收”某些 物质，也能进行“分裂”，能自发“出芽”。
尼格罗人(Negroid)或称黑种人，皮肤黑、嘴唇 厚、鼻子宽、头发鬈曲；
澳大利亚人(Australoid)或称棕种人，皮肤棕 色或巧克力色，头发棕黑色而鬈曲，鼻宽， 胡须及体毛发达。
黄色人种（蒙古人种） 白色人种（高加索人种） 黑色人种（尼格罗人种） 棕色人种（澳大利亚人种）
人种学（Ethnics）
根据研究，RNA先发生的可能性较大，称 为“RNA世界”。因某种核酸同时还具有酶 的功能。
三、细胞形成
细胞出现： 35－38亿年前
膜结构和分隔化的形成是生命功能实现 的必要条件
原始的第一个细胞必须具备下列最基本的 性质：
(1)有类似质膜的生物膜。
(2)有能完成自我复制和自发整合的生命大 分子物质体系。
二、 DNA－RNA－蛋白质秩序的建立
生命的主宰物质是核酸和蛋白质这 两类生物大分子。生物大分子起源的研 究是解开生命起源奥秘的钥匙。
Replication
Reverse Translation
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；二者同时发生。
核酸先发生的可能性较大，因为核酸的构 成成分较简单，聚合较容易。同时发生的可能 性不大。核酸先发生，但没有发挥它的信息传 导体的潜在功能。这种潜能只有在原始生命微 体系出现后才能表现出来。
奥巴林将白明胶(蛋白质)的水溶液与阿拉 伯胶(糖)的水溶液混在一起，在混合之前，这 种溶液都是透明的，混合之后，变为混浊。在 显微镜下可以看到在均匀的溶液中出现了小滴， 即团聚体。它们四周与水液有明显的界限。
微球说与团聚粒的共同点。
福克斯的微球说认为，从类蛋白质在一定 条件下即可形成有双膜结构的微球，这样的微 球有多种多样的形态变化和反应“活性”。奥 巴林的团聚粒也具有类似的性质，不过它的构 成物质是从植物或动物那里得到的。
是人类学的一个分支学科。是研究人类 各人种的起源、演化、分布和体质特征等， 并探讨人种与自然环境和生活条件的关系的 科学。