生命起源(新)

主要思想：“用进废退”或称“获得性状 遗传学说”。即生物在环境的直接影响下，经常 使用的器官逐渐发达，不使用的器官 逐渐退化， 这种后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 “定向变异”，同时定向变异又是生物对环境的 一种适应。
4.自然选择学说（达尔文主义）
英国人达尔文 Darwin(1809－1882）， 1859年出版了<<物种起源>>一书。
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2～3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。
（3）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 种间斗争 生物与非生物之间的斗争
（4）适者生存
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 受淘汰，出现适者生存。
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 利变异，以适应环境。
生命的起源和进化
第一节 生 命 的 起 源
一、有关生命起源的假说
（1）神创论——上帝创造万物，最后造成人。
（2）灾变论——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。
（3）自然发生论——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
（4）宇生论——地球上的生命来自宇宙空间别的星球。
基本结构的器官。 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 起源于共同的祖先，具有相似的遗传基础。
几种哺乳动物前肢的比较
1肱骨；2尺骨和桡骨；3腕骨和掌骨；4指骨
痕迹器官 trace organ
是指生物体内仍然保存着的，但功能 不大的器官。
同位素衰变
同位素具有一定的衰变速度，并且这个速度 不受环境条件（如气候）的影响。利用这一特 点，就可以比较准确地计算出各新、老地层和 化石的年龄。
各种同位素的衰变速度都是用半衰期（halflife)来计算的，半衰期是指一个样 品中某一同位素原子衰变一半所需要的时间。
• 同位素衰变 半衰期 适用范围
各种化石
• 如果把不同的地层中的化石拿来加以比较，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。
Huxley
“人是亚当的后代还是猿猴的后 代”的大争论
进化论与神创论的斗争一 直没有停止
进化论学说要点：
（1）遗传和变异
有遗传物种才能稳定存在；有变异生物界才 会绚丽多彩，即世界上没有两个生物个体是完 全相同的，并且这种变异是随机产生的，是可 遗传的变异。
（2）繁殖过剩
各种生物都有极强大的生殖力。但是自然界中 各种生物的数量在一定时期内都会保持相对稳定。
• 星际分子的发现：
A. 1963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、乙醛、甲酸、乙醇等。
B. 1978年上半年，已知由C、H、O、N构成的星际分子 共37种，其中80％是有机化合物。
C. 1997年，美国对火星表面成分探测表明，火星上也含 有生物有机物。
• 陨石中有机化合物的发现：
A. 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。
B. 1969年9月，澳大利亚麦启逊附近落下一块陨石， 从碎片成分分析中检出了天然型的氨基酸等。
（5）广为接受的生命起源学说 ——新的自然发生学说
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。
二.进化学说（进化理论）
1.神创论
18世纪瑞典植物学家林奈（Linne,1707 －1778)，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 帝创造的。“上帝一开始创造了多少不同的 形式，现在就有多少物种”。
2.灾变论
居维叶（Curier,1769－1832)，他证明了从 两栖类到人类的四肢骨骼都相似。
如：人的阑尾、犬齿；男性的乳房等。
3.胚胎学证据
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，都具有鳃裂和尾。 这说明脊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，而人类则 是从有尾的动物发展而来的。
4.分子生物学证据
细胞色素C
细胞色素C是一个具有104－112个氨基酸 的 多肽分子，从进化上看，它是很保守的分子。不 同生物的细胞色素C中氨基酸的组成和顺序反映 了这些生物之间的亲缘关系。
（4）利用“食物”的分解，复制自身一部分起核心作用 的 大分子。
（5）囊泡因大分子增多而“生长”和“繁殖”。
原始生命是异养、厌氧的。
5.从原始生命进化到原始细胞
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 体没有细胞壁，其外围是细胞膜，细胞质中只有 核糖体，只含DNA、RNA和多种蛋白质。它除
（1）突变为生物进化提供原材料。
（2）种群有相对的稳定性，其基础是遗传平衡。
（3）引起种群基因频率改变的因素
A.突变 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 因就在基因库中积累增多。
例：长颈 鹿的进化
5.综合进化论（现代达尔文主义）
主要观点： 第一：群体是生物进化的基本单位。
进化机制的研究属于群体遗传学范畴。
第二：突变、选择、隔离是物种形成 和生物进化的机制。
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，肯定了自然选择所 起的压倒一切的重要作用。
生命起源大约发生在距今45—35亿年间。
二、生命起源的过程
• 化学演化
– 小分子、化学有机小分子、氨基酸、 核酸
• 生命诞生
– 从无序到有序 – 原始的RNA世界：酶、模板、结构 – 生命来源于自然，又高于自然：细胞
1.从无机分子生成有机分子
甲烷、氨、硫化氢、氰化氢、水蒸汽……等等
紫外线 闪电 光、热
物种是可变的，这种变化 明显受自然环境的影响和 选择！
随着贝格尔号长达5年的航海探险考察后，1836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。
后来的类似实验：
HCN+NH3
类似肽的化合物
多聚磷脂酸
单核苷酸
多核苷酸
50oC—60oC
3.从生物大分子生成多分子体系
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 一起时，可形成团聚体小滴，这就是多分子体系，它 具有一定的生命现象。
混合 白明胶（蛋白质）＋阿拉伯胶（多糖）
团聚体（小滴）
87铷－87锶
232釷－208铅 238铀－206铅 40钾－40氩 235铀－207铅 14碳－14氮
490 亿年 140 亿年 45 亿年 13 亿年 7亿 年 5730 年
1 亿年 2 亿年 1 亿年 1 亿年 10 万年 6 万年
2.比较解剖学证据
同源器官 homologue organ 是指具有不同的功能和外部形态，但却有相同的
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Lyell的《地质学 原理》第一卷。
1831年11月，贝格尔号探险船出发进行环球探险调查
福克斯的微球体学说
最初实验：
类蛋白质
浓缩
微球体
4.从多分子体系进化为原始生命
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，原始生命就诞 生了。
（1）具有脂双层膜围成的与周围环境隔开的含水囊泡。
（2）囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖类大分子。
（3）能选择性地从周围环境中吸纳“食物”。
总之，通过一代代的生存环境的选择作用， 物种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，即变异的选择和积累则是生命多样性 的根源。

五 种 犬 科 动 物
犬 类 祖 先 经 过
自
然
选
择
产
生
人工选择导致家养狗的形态各异
生物性状 和特征变 化往往是 环境和遗 传相互作 用的结果
达尔文22岁 到“贝格尔号”作环球旅行， 5年间（1831－1836）他收集了大量的 动植物资料，为达尔文进化理论打下了 坚实的基础。
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
了 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 的1/1000，直径约0.1µm。
第二节、生物进化的证据和学说
进化含有连续变化的意思，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。
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进化（evolution)。
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 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，居维叶是以 上帝的多次创造代替一次创造而已。
3.获得性状遗传学说
法国拉马克(Lamarck,1744－1829)，科 学进化论的创始者。
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。
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，氨基酸、核苷酸等有机小分 子沉积，吸收能量，通过溶液聚合或浓缩聚合的 方式生成原始的蛋白质、核克斯（F.FOX)试验证实： 将氨基酸混合物倾倒在160oC—200oC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。
太阳辐射 火山爆发 雷鸣电闪
提供能量 合成一些简单的 有机化合物
有机酸、氨基酸、核苷酸、单糖、脂类……等等
支持此阶段的证据：
1953年美国芝加哥大学研究生ler（米勒） 的模拟试验。
1969年9月澳大利亚麦启逊落下一块陨石，从 碎片成份分析中找到氨基酸、嘧啶、脂酸等。
2.从有机小分子合成生物大分子
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。
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.
根据细胞色素C分子中氨基酸顺序的差异， 可以得知这一分子的基因核苷酸顺序的差异，依 此也同样反映出不同生物之间的亲缘关系。
5.免疫学证据
根据抗原抗体沉淀反应的强弱程度，确定不 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 猫的亲缘关系更接近，说明大熊猫应属于熊科 而不应属于浣熊科。
一、生物进化的证据
1.古生物进化的证据 化石
化石是古代埋藏在地层中的动、植物遗 迹。
如：石化的躯体、躯体印痕、足迹、 排遗物粪便等。
琥珀与化石一样，也是研究生物进化 的好材料。
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。