生物的起源与进化优秀课件
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➢ 自养细胞的出现不但可为异养 细胞提供继续生存的营养物质 及能量，更改变了地球的环境 （氧气和臭氧层的出现）。
遗传系统的起源
➢ DNA、RNA、多肽链——哪一种 是原始生命最早贮存遗传信息并指 导蛋白质合成、同时还能自我复制 的物质呢？
➢ RNA最可能成为最早的遗传物质 ➢ 实验显示，试管中RNA链可以自发
➢ Oparin的团聚体学说
蛋白质和核酸等生物大分子聚合 在团聚体内并具有类似于膜那样的边 界，其内部的化学特征显著区别于外 部的溶液环境。团聚体是一种多分子 体系，它具有一定的生命现象。
➢ Fox的微球体学说
微球体可以从外界吸收更多的生 物多聚体分子，使得微球体上产生出 芽，甚至形成新的微球体。
➢ 脂球体学说
尔号航海船上担任博物学专家。
➢ 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。
➢ Darwin发现，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。
➢ 从化学演化期到产生最简单的生命形式包括4个阶段： （1）氨基酸、核苷酸等有机单体分子的非生物合成 和积累；（2）有机单体分子在非生物体系中聚合成 多聚体；（3）多聚体整合为多分子体系颗粒（原球 体）；（4）代谢与遗传体系的形成和进化最终产生 出最简单的生命形式——原核细胞。
原始地球条件： ➢没有氧气，最初形成的生命物质不会被氧化降解； ➢能量输入——紫外线辐射；
巴斯德（Pasteur）的实验
➢ 结论：“所有生物只能来源于生物，从非生命物 质中绝对不可能随时自发地产生出新的生命个
地体球”上。的第一个生命是如何而来的？ ➢ 在生命物质与非生命物质之间没有不可逾越的鸿沟。 ➢ 外星生命？ ➢ 地球早期化学演化
原始的地球和最早出现的生物
➢ 原始的地球缺乏氧气，大气中存在着 许多还原性气体如H2, NH3, CH4, 水蒸 气(H2O)，也可能有CO2, H2S等。当 时地球缺乏臭氧层的保护，太阳的紫 外线辐射很强。
➢ 繁殖、蛋白质合成和代谢三者在特殊环境条件下协同 进化，加深了遗传系统与代谢系统的偶联。生命由起 源阶段进入漫长的进化阶段，演化出多样性的生物世 界。
第二节 生命的进化
2.1 Darwin的进化论及其发展
➢ 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
磷脂与蛋白质混合在一起形成外 形类似于细胞并具有双层膜的结构。
代谢系统的进化
➢ 原始生命体系内代谢系统在自然选择的作用下变得逐 渐复杂起来，这种代谢系统的进化经历了由简单到复 杂的漫长过程。
代谢系统的进化
➢ 最原始的生命形式或最早出现的细胞应该是异养的。
➢ 光合作用的进化产生出光能自养细胞：自然选择压力 促进某些含卟啉类化合物的细胞能够吸收太阳光能， 进行光化学反应，将无机物变成有机物，同时生成 ATP。
➢ 前寒武纪沉积岩薄片中存在类似细菌 大小的微体古生物化石，经鉴定主要 是一些细菌、蓝细菌（蓝藻）等。
➢ 最早的原核生物在地球形成的早 期就开始出现了。一些早期出现 的生物还具有光合放氧的能力和 抗紫外线辐射的能力。
1.2 生命的化学演化
➢ 1920年苏联生物化学家奥巴林院士提出“化学进化” 假说。原始地球环境可以产生组成生物体的糖、脂 类、蛋白质和核酸等大分子结构单元，甚至到生物 多分子体系，但还没有出现真正的生命，这一时期 称为化学演化期或前生物期。
➢ 其他因素如粘土矿物的 化学催化作用、太阳和 紫外线辐射对有机分子 的浓缩作用、火山爆发 形成的特殊环境和条件 等
➢ 如何模拟原始地球条件 进行实验？
Miller实验
➢ 1953年，美国芝加哥大学 的研究生Miller根据原始地 球的还原大气条件设计了一 套密闭循环实验装置，模拟 和验证了非生命有机分子在 原始地球环境中生成生物分 子结构单元的化学动力学过
➢ 程一。周后，检测出5种氨基酸、 不同有机酸、HCN等。
米勒模拟实验得到的有机物
（共计20多种）
有机物
甲醛 脲（尿素） 乳酸 琥珀酸 甘氨酸 谷氨酸
产量 mol
2330 20
310 40 6
后来别人的实验，使用其他能源，紫外线、高温、射线等， 还得到：嘌呤、嘧啶、核苷酸、脂肪酸、单糖等。
关于最简单生命形式起源的几个假说
生命究竟是如何起源的，有机体能自发地由 非生命物质随时形成吗？
➢ 如何通过实验来解决这个难题？
18世纪意大利科学家Spallanzani的实验
➢ 置于烧瓶中的肉汤加热 沸腾后让其冷却，开口 的烧瓶中很快就繁殖生 长出许多微生物；但加 了瓶塞与外界隔离的烧 瓶中就没有出现微生物。
➢ 这一实验结果为解决上 述的争论提供了重要的 线索。
地延伸和复制
➢ 20世纪80年代初，Cech和Altman 发现，某些RNA具有像酶一样的化 学催化活性（1989年诺贝尔奖）
➢ RNA组成及三维空间结构的多样性 和稳定性
遗传系统的起源
➢ 偶然以RNA为模板合成了 DNA链，后者贮存和复制 遗传Biblioteka Baidu息比RNA更稳定也 更有效，生命起源初期 RNA发挥主要作用的时代 便让位于DNA-RNA-蛋白 质共同作用的时代。
牛津大主教(威尔伯福斯）Wilberforce vs.（贺胥
黎）Huxley
➢ 进化论与神创论的斗争一 直没有停止
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
生物的起源与进化优秀课件
1.1 生命起源的争论
几百年前的争论
宗教认为上帝 创造了人
古代人认为生命是自然发生的 –我国古代有“天地合气万物有生”的 说法
–古代欧洲有“地球乃孕育生命的慈母” 的说法
自然发生论
➢ 18世纪以前：
从垃圾和粪坑里自发地产生了蛆和苍蝇 从小池塘和沼泽地中自发地出现了蝌蚪和青蛙 从潮湿的土壤里钻出了老鼠 植物只能通过种子的萌发才能产生 卵的孵化产生了昆虫和家禽等
遗传系统的起源
➢ DNA、RNA、多肽链——哪一种 是原始生命最早贮存遗传信息并指 导蛋白质合成、同时还能自我复制 的物质呢？
➢ RNA最可能成为最早的遗传物质 ➢ 实验显示，试管中RNA链可以自发
➢ Oparin的团聚体学说
蛋白质和核酸等生物大分子聚合 在团聚体内并具有类似于膜那样的边 界，其内部的化学特征显著区别于外 部的溶液环境。团聚体是一种多分子 体系，它具有一定的生命现象。
➢ Fox的微球体学说
微球体可以从外界吸收更多的生 物多聚体分子，使得微球体上产生出 芽，甚至形成新的微球体。
➢ 脂球体学说
尔号航海船上担任博物学专家。
➢ 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。
➢ Darwin发现，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。
➢ 从化学演化期到产生最简单的生命形式包括4个阶段： （1）氨基酸、核苷酸等有机单体分子的非生物合成 和积累；（2）有机单体分子在非生物体系中聚合成 多聚体；（3）多聚体整合为多分子体系颗粒（原球 体）；（4）代谢与遗传体系的形成和进化最终产生 出最简单的生命形式——原核细胞。
原始地球条件： ➢没有氧气，最初形成的生命物质不会被氧化降解； ➢能量输入——紫外线辐射；
巴斯德（Pasteur）的实验
➢ 结论：“所有生物只能来源于生物，从非生命物 质中绝对不可能随时自发地产生出新的生命个
地体球”上。的第一个生命是如何而来的？ ➢ 在生命物质与非生命物质之间没有不可逾越的鸿沟。 ➢ 外星生命？ ➢ 地球早期化学演化
原始的地球和最早出现的生物
➢ 原始的地球缺乏氧气，大气中存在着 许多还原性气体如H2, NH3, CH4, 水蒸 气(H2O)，也可能有CO2, H2S等。当 时地球缺乏臭氧层的保护，太阳的紫 外线辐射很强。
➢ 繁殖、蛋白质合成和代谢三者在特殊环境条件下协同 进化，加深了遗传系统与代谢系统的偶联。生命由起 源阶段进入漫长的进化阶段，演化出多样性的生物世 界。
第二节 生命的进化
2.1 Darwin的进化论及其发展
➢ 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
磷脂与蛋白质混合在一起形成外 形类似于细胞并具有双层膜的结构。
代谢系统的进化
➢ 原始生命体系内代谢系统在自然选择的作用下变得逐 渐复杂起来，这种代谢系统的进化经历了由简单到复 杂的漫长过程。
代谢系统的进化
➢ 最原始的生命形式或最早出现的细胞应该是异养的。
➢ 光合作用的进化产生出光能自养细胞：自然选择压力 促进某些含卟啉类化合物的细胞能够吸收太阳光能， 进行光化学反应，将无机物变成有机物，同时生成 ATP。
➢ 前寒武纪沉积岩薄片中存在类似细菌 大小的微体古生物化石，经鉴定主要 是一些细菌、蓝细菌（蓝藻）等。
➢ 最早的原核生物在地球形成的早 期就开始出现了。一些早期出现 的生物还具有光合放氧的能力和 抗紫外线辐射的能力。
1.2 生命的化学演化
➢ 1920年苏联生物化学家奥巴林院士提出“化学进化” 假说。原始地球环境可以产生组成生物体的糖、脂 类、蛋白质和核酸等大分子结构单元，甚至到生物 多分子体系，但还没有出现真正的生命，这一时期 称为化学演化期或前生物期。
➢ 其他因素如粘土矿物的 化学催化作用、太阳和 紫外线辐射对有机分子 的浓缩作用、火山爆发 形成的特殊环境和条件 等
➢ 如何模拟原始地球条件 进行实验？
Miller实验
➢ 1953年，美国芝加哥大学 的研究生Miller根据原始地 球的还原大气条件设计了一 套密闭循环实验装置，模拟 和验证了非生命有机分子在 原始地球环境中生成生物分 子结构单元的化学动力学过
➢ 程一。周后，检测出5种氨基酸、 不同有机酸、HCN等。
米勒模拟实验得到的有机物
（共计20多种）
有机物
甲醛 脲（尿素） 乳酸 琥珀酸 甘氨酸 谷氨酸
产量 mol
2330 20
310 40 6
后来别人的实验，使用其他能源，紫外线、高温、射线等， 还得到：嘌呤、嘧啶、核苷酸、脂肪酸、单糖等。
关于最简单生命形式起源的几个假说
生命究竟是如何起源的，有机体能自发地由 非生命物质随时形成吗？
➢ 如何通过实验来解决这个难题？
18世纪意大利科学家Spallanzani的实验
➢ 置于烧瓶中的肉汤加热 沸腾后让其冷却，开口 的烧瓶中很快就繁殖生 长出许多微生物；但加 了瓶塞与外界隔离的烧 瓶中就没有出现微生物。
➢ 这一实验结果为解决上 述的争论提供了重要的 线索。
地延伸和复制
➢ 20世纪80年代初，Cech和Altman 发现，某些RNA具有像酶一样的化 学催化活性（1989年诺贝尔奖）
➢ RNA组成及三维空间结构的多样性 和稳定性
遗传系统的起源
➢ 偶然以RNA为模板合成了 DNA链，后者贮存和复制 遗传Biblioteka Baidu息比RNA更稳定也 更有效，生命起源初期 RNA发挥主要作用的时代 便让位于DNA-RNA-蛋白 质共同作用的时代。
牛津大主教(威尔伯福斯）Wilberforce vs.（贺胥
黎）Huxley
➢ 进化论与神创论的斗争一 直没有停止
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
生物的起源与进化优秀课件
1.1 生命起源的争论
几百年前的争论
宗教认为上帝 创造了人
古代人认为生命是自然发生的 –我国古代有“天地合气万物有生”的 说法
–古代欧洲有“地球乃孕育生命的慈母” 的说法
自然发生论
➢ 18世纪以前：
从垃圾和粪坑里自发地产生了蛆和苍蝇 从小池塘和沼泽地中自发地出现了蝌蚪和青蛙 从潮湿的土壤里钻出了老鼠 植物只能通过种子的萌发才能产生 卵的孵化产生了昆虫和家禽等