第十七章第十七章 生命的自然史生命的自然史普通生物学 第二部分 个体生物学1 生命的自然史生命的自然史 生命的起源、演化，及生命的起源、演化，及人类的产生人类的产生 （一（一）生命的起源生命的起源 （二）生物进化的化石记录（二）生物进化的化石记录 （三）人类起源和进化（三）人类起源和进化普通生物学 第二部分 个体生物学2（一（一）生命的起源生命的起源 1 1、有关生命起源的几个假说、有关生命起源的几个假说 2 2、生命来自无生命的物质、生命来自无生命的物质 3 3、宇宙进化和地球的形成、宇宙进化和地球的形成 4 4、化学进化、化学进化普通生物学 第二部分 个体生物学31 1、有关生命起源的几个假说、有关生命起源的几个假说 ( 1 ) 神创论神创论 ( 2 ) 自然发生论自然发生论 ( 3 ) 宇生论宇生论普通生物学 第二部分 个体生物学4( 2 ) 自然发生论自然发生论 图图Z17-1 1919世纪前，无生命物质世纪前，无生命物质 生命生命 谷粒谷粒+ +破旧衬衫破旧衬衫 老鼠老鼠 ( ( 黑暗瓶中黑暗瓶中 ) ) 腐肉生蛆腐肉生蛆 17 17世纪，世纪，Francesco ReditFrancesco Redit证明：证明： 卵卵 蛆蛆 腐肉不能生蛆腐肉不能生蛆 大的生物不能自然发生大的生物不能自然发生普通生物学 第二部分 个体生物学21天孵化5 密闭加热杀菌实验证明：密闭加热杀菌实验证明： 微生物不能自然发生微生物不能自然发生 有人认为：加热有人认为：加热 空气质变空气质变 不利于生物自然发生不利于生物自然发生 19 19世纪世纪 Pasteur Pasteur 的的“ “ 鹅颈瓶实验鹅颈瓶实验 ” ” 证明：生物不能自然发生证明：生物不能自然发生 图图17-3 意义：意义： 证明：生命证明：生命 生命生命 对对医医学学（消消毒毒）、食食品品工工业业、酿酿 造业贡献极大造业贡献极大普通生物学 第二部分 个体生物学6 ( 3 ) 宇生论宇生论 概念：概念： 生命来自宇宙间其他星球生命来自宇宙间其他星球 举举例例：陨陨石石带带来来有有机机物物或或细细小小生生命命； 外星人直接到达地球外星人直接到达地球 原原因因：一一些些已已消消失失的的文文明明难难以以用用现现今今地球上存在的文明来做解释地球上存在的文明来做解释普通生物学 第二部分 个体生物学72 2、生命来自无生命的物质、生命来自无生命的物质l新新的的“自自然然发发生生”：无无生生命命物物质质 生生命命 PasteurPasteur证证明明的的是是在在现现在在的的条条件件下下，生命不可能自然发生生命不可能自然发生 2020世世纪纪后后证证明明：生生命命与与无无生生命命没没有有不可逾越的鸿沟不可逾越的鸿沟 宇宙进化的某一阶段：无生命物质宇宙进化的某一阶段：无生命物质 生命生命普通生物学 第二部分 个体生物学113 3、宇宙进化和地球的形成、宇宙进化和地球的形成 宇宙起源：宇宙起源：始于始于150150土土3030亿年前的一次突亿年前的一次突发的大爆炸。发的大爆炸。 太阳系：太阳系：宇宙大爆炸后形成宇宙大爆炸后形成 地球地球 起初：温度高起初：温度高 内核内核+ +初级大气圈初级大气圈 氢、氦氢、氦及固体尘埃及固体尘埃后逸出地球后逸出地球 普通生物学 第二部分 个体生物学12 然然后后：表表层层温温度度下下降降，但但内内部部温温度度仍仍很高，很高，火山活动火山活动频繁。频繁。产生大量气体产生大量气体HH2 2O O、NHNH3 3、CHCH4 4、H H2 2S S，但不含，但不含0 02 2、N N2 2形成次生大气圈（还原性形成次生大气圈（还原性的）的）普通生物学 第二部分 个体生物学14 起初没有河流和海洋，地表温度下降后，水起初没有河流和海洋，地表温度下降后，水蒸气凝结成雨，降到地面，汇集在低洼处形成蒸气凝结成雨，降到地面，汇集在低洼处形成河流和海洋，其中河流和海洋，其中溶解一些气体和可溶性化合溶解一些气体和可溶性化合物物。 紫外线、闪电、放紫外线、闪电、放 射性、火山和温泉放热射性、火山和温泉放热合成新的分子合成新的分子 地球年龄：同位素衰变计算，大概在地球年龄：同位素衰变计算，大概在4646亿年。亿年。普通生物学 第二部分 个体生物学15 4 4、化学进化、化学进化 - 生命发生的最早阶段生命发生的最早阶段（1）从无机分子生成有机分子）从无机分子生成有机分子（2） 从有机分子生成生物大分子从有机分子生成生物大分子（3）多分子体系的形成和原始生命的出现）多分子体系的形成和原始生命的出现（4） 多分子体系生物化学过程的进化和多分子体系生物化学过程的进化和自养营养的出现自养营养的出现（5）真核细胞的起源）真核细胞的起源普通生物学 第二部分 个体生物学16（1）从无机分子生成有机分子）从无机分子生成有机分子 模拟实验模拟实验 模拟原始地球环境，模拟原始地球环境， 无机物无机物 有机物分子有机物分子 美国人美国人 S. Miller S. Miller ，CHCH4 4、NHNH3 3、H H2 2、水蒸气、水蒸气 电火花电火花(模拟闪电模拟闪电)多种氨基酸，多种有机酸及尿素等有机分子多种氨基酸，多种有机酸及尿素等有机分子 类似实验，结果相似类似实验，结果相似普通生物学 第二部分 个体生物学17( 2 ) 从有机分子生成生物大分子从有机分子生成生物大分子 生命物质最主要的大分子生命物质最主要的大分子 - 蛋白质和核酸蛋白质和核酸 蛋白质及核酸的合成：蛋白质及核酸的合成： 过程：过程： 氨基酸、核苷酸等氨基酸、核苷酸等 在海水中浓缩在海水中浓缩 聚合作用聚合作用 形成原始蛋白质和核酸形成原始蛋白质和核酸普通生物学 第二部分 个体生物学20 聚合作用聚合作用 溶液聚合：溶液聚合：粘土表面吸附作用下发生粘土表面吸附作用下发生 浓缩聚合：浓缩聚合： 小水体中长期蒸发小水体中长期蒸发 水中氨基酸等分子含量很高水中氨基酸等分子含量很高 模拟实验：模拟实验： 氨基酸溶液氨基酸溶液 类蛋白质类蛋白质普通生物学 第二部分 个体生物学蒸发、浓缩21( 3 ) 多分子体系的形成和原始生命的出现多分子体系的形成和原始生命的出现 生物大分子生物大分子 多分子体系多分子体系 才显出生命现象才显出生命现象 多分子体系的产生：多分子体系的产生： 团聚体学说团聚体学说 - 奥巴林奥巴林 微球体学说微球体学说 - 福克斯福克斯普通生物学 第二部分 个体生物学22 团聚体学说团聚体学说 生物大分子生物大分子( 主要是蛋白质和核酸主要是蛋白质和核酸 ) 团聚体小滴团聚体小滴 ( 多分子体系多分子体系 ) 特点：特点：具有一定的生命具有一定的生命 团聚体小滴：团聚体小滴： 直径：直径：1-500m 膜样结构：它与周围介质分开膜样结构：它与周围介质分开 原始代谢特性原始代谢特性 无限制地增长和繁殖无限制地增长和繁殖普通生物学 第二部分 个体生物学23 微球体学说微球体学说 干的氨基酸或实验所得干的氨基酸或实验所得“类蛋白质类蛋白质” 形成微球体形成微球体( 多分子体系多分子体系 ) 特点：特点：具有一定的生命具有一定的生命 微球体：微球体： 直径：直径：1-2m ( 细菌细菌 ) 双层膜，能缩胀双层膜，能缩胀 生长和繁殖生长和繁殖 超微结构超微结构 (简单细菌简单细菌 ) 表面膜有选择透性表面膜有选择透性普通生物学 第二部分 个体生物学加热24 原始生命，必备三点：原始生命，必备三点： 内部：一定的物理化学结构内部：一定的物理化学结构 保持体系的稳定性保持体系的稳定性 主要组成：蛋白质和核酸主要组成：蛋白质和核酸 有遗传信息转录翻译体系有遗传信息转录翻译体系 形成原始膜形成原始膜 以便分隔、选择性吸收以便分隔、选择性吸收普通生物学 第二部分 个体生物学27 核酸酶和核酸核酸酶和核酸-蛋白质体系：蛋白质体系： 从核酸酶的作用，可以推断从核酸酶的作用，可以推断RNA在储存在储存遗传信息的遗传信息的DNA和表达遗传信息的蛋白和表达遗传信息的蛋白质之间传递信息。质之间传递信息。DNARNAPROTEINl 遗传密码子的起源遗传密码子的起源 - 无法解释无法解释普通生物学 第二部分 个体生物学31（4） 多分子体系生物化学过程的进化和自多分子体系生物化学过程的进化和自养营养的出现养营养的出现 最初多分子体系最初多分子体系 - 异养营养异养营养 生物化学过程的进化：生物化学过程的进化： 直接利用环境的物质直接利用环境的物质 间接利用环境中的物质间接利用环境中的物质 A物质物质B物质物质C物质物质 有利用这种物质的酶或有利用这种物质的酶或 有使该种物质转化为前一种物质的酶有使该种物质转化为前一种物质的酶普通生物学 第二部分 个体生物学32 自养营养自养营养 卟啉卟啉-色素色素 光合作用光合作用始：始：ATP后：糖类后：糖类 意义：意义： 脱离对有机物的依赖脱离对有机物的依赖 给其它营养方式的生物提供有机物给其它营养方式的生物提供有机物普通生物学 第二部分 个体生物学33 产生现代大气层（氧化性），出现以下现象：产生现代大气层（氧化性），出现以下现象： 形成臭氧保护层形成臭氧保护层 - 阻挡紫外线阻挡紫外线 产生有氧呼吸产生有氧呼吸 有氧呼吸：有氧呼吸：1葡萄糖分子葡萄糖分子 36个个ATP （60%能量）能量） 糖酵解：糖酵解：1葡萄糖分子葡萄糖分子 2个个ATP （3.2%能量）（无氧呼吸）能量）（无氧呼吸）普通生物学 第二部分 个体生物学34（5）真核细胞的起源）真核细胞的起源 团聚体团聚体 多分子体系多分子体系 原始细胞发生的起点原始细胞发生的起点 微球体微球体 逐渐完善表面膜，具有遗传密码转录翻译机制逐渐完善表面膜，具有遗传密码转录翻译机制 原核生物原核生物普通生物学 第二部分 个体生物学35 真核生物真核生物 晚于原核生物出现的证据：晚于原核生物出现的证据： 最早化石：最早化石： 原核生物原核生物 至少至少34亿年亿年 真核生物真核生物 不超过不超过20亿年亿年 真核生物都好氧真核生物都好氧 大气含氧后才出现大气含氧后才出现普通生物学 第二部分 个体生物学36 内共生学说：真核生物内共生学说：真核生物 原核生物原核生物 厌氧原核细胞吞食其它原核生物厌氧原核细胞吞食其它原核生物 形成细胞器形成细胞器 真核生物真核生物 线粒体线粒体 需氧的原核生物需氧的原核生物 （紫色光合细菌）（紫色光合细菌） 叶绿体叶绿体 蓝藻（现代共生种蓝藻（现代共生种 ） 证据：证据： 自主性自主性 DNA环状环状 70S核糖体核糖体( 细菌、蓝藻细菌、蓝藻 ) 普通生物学 第二部分 个体生物学37 由此解释：由此解释： 外膜向内折入发展外膜向内折入发展 线粒体和质体的内膜系统线粒体和质体的内膜系统 内质网膜延伸内质网膜延伸 外膜外膜 该学说不能解释核的起源该学说不能解释核的起源另有主张：另有主张：真核生物和原核细胞真核生物和原核细胞 同起源于原始生命同起源于原始生命 事实上事实上 ：细菌分成真细菌和古细菌，细菌分成真细菌和古细菌， 二者不同。共同起源于原始生命。二者不同。共同起源于原始生命。普通生物学 第二部分 个体生物学38（二）生物进化的化石记录（二）生物进化的化石记录 1、化石和地层年龄、化石和地层年龄 2、显生宙以前的化石、显生宙以前的化石 3、显生宙的化石、显生宙的化石普通生物学 第二部分 个体生物学39 1、化石和地层年龄、化石和地层年龄 化石：化石： 古代埋葬在地层中的古代埋葬在地层中的动、植物遗迹动、植物遗迹 矿物质沉积变硬、石化矿物质沉积变硬、石化 化石化石 地球史地球史 - 46 46亿年亿年 四个宙：冥古宙、元古宙、显生宙四个宙：冥古宙、元古宙、显生宙 显生宙显生宙( (从从6 6亿年到现在亿年到现在) )： 古生代、中生代、新生代古生代、中生代、新生代 地层年龄测定：地层年龄测定：同位素衰变同位素衰变普通生物学 第二部分 个体生物学402、显生宙以前的化石、显生宙以前的化石 冥古宙冥古宙 无无 太古宙太古宙 原核生物原核生物 元古宙晚期元古宙晚期真核生物及多细胞生物真核生物及多细胞生物3、显生宙的化石、显生宙的化石 （1） 寒武纪物种的爆发式突寒武纪物种的爆发式突 （2） 古生代古生代 （3） 中生代中生代 （4） 新生代新生代普通生物学 第二部分 个体生物学43（1） 寒武纪物种的爆发式突增寒武纪物种的爆发式突增 所有多细胞动物出现所有多细胞动物出现 生态位空白生态位空白 辐射进化辐射进化（2） 古生代古生代 早期：高等藻类和无脊椎动物的时代早期：高等藻类和无脊椎动物的时代 中期：裸蕨类和鱼类中期：裸蕨类和鱼类 晚期：蕨类和两栖类晚期：蕨类和两栖类普通生物学 第二部分 个体生物学44（3）中生代）中生代 - 裸子植物和爬行类繁盛时代裸子植物和爬行类繁盛时代 森林，现在地下的煤炭森林，现在地下的煤炭 三叠纪末出现原始的哺乳动物三叠纪末出现原始的哺乳动物 侏罗纪则出现鸟类侏罗纪则出现鸟类（4）新生代）新生代 被子植物大发展被子植物大发展 昆虫大发展昆虫大发展 哺乳类和鸟类大发展哺乳类和鸟类大发展 灵长类中的一支进化为人类灵长类中的一支进化为人类17-16普通生物学 第二部分 个体生物学45（三）人类起源和进化（三）人类起源和进化从生物学角度看，人是从生物学角度看，人是动物动物 1、人在分类系统中的地位、人在分类系统中的地位 2、人的起源和进化、人的起源和进化 3、早期人类文化发展和体质演化的关系、早期人类文化发展和体质演化的关系 4、人种人种普通生物学 第二部分 个体生物学461、人在分类系统中的地位、人在分类系统中的地位(1) (1) 人属人属灵长目，与灵长目，与猩猩、黑猩猩、大猩猩、黑猩猩、大 猩猩猩猩 的血缘关系很近。的血缘关系很近。 大猿科大猿科：生活于热：生活于热 带森林，都濒临灭绝。带森林，都濒临灭绝。 人科人科：智力高度发达，全球分布：智力高度发达，全球分布017-2 普通生物学 第二部分 个体生物学47(2) (2) 人：人：足足 - 直立行走直立行走 手手- 巧，能制工具巧，能制工具 脑脑 -发达，有语言，有社会组织发达，有语言，有社会组织(3) (3) 分子生物学研究表明：分子生物学研究表明： 人和这些近亲在人和这些近亲在500万年前分开万年前分开普通生物学 第二部分 个体生物学482、人的起源和进化、人的起源和进化（1）南方古猿（）南方古猿（400万年万年-100万年前）万年前）（2）能人（）能人（200万年万年-175万年前）万年前）（3）直立人（）直立人（200万年万年-20万年前）万年前）（4）智人（）智人（25万年）万年）普通生物学 第二部分 个体生物学49（1）南方古猿（）南方古猿（400-100万年前）万年前） 纤细南猿（纤细南猿（100-200万年前）万年前） 粗壮南猿（粗壮南猿（200-300万年前）万年前） 脑容量脑容量 500ml-700ml，与大猿相，与大猿相近近 结构似人结构似人 直立行走直立行走普通生物学 第二部分 个体生物学50（2）能人（）能人（200万年万年-175万年前）万年前） 脑量脑量 - 600ml以上以上 结构结构 - 似人似人 骨骼骨骼 - 更接近现代人更接近现代人 可能有语言可能有语言 可能制造石器可能制造石器普通生物学 第二部分 个体生物学51（3）直立人（）直立人（200-20万年前）万年前） 像爪哇人、北京人像爪哇人、北京人 脑量脑量 - 800-1100ml，上限与现，上限与现代人脑量相衔接代人脑量相衔接 有语言有语言 会用火会用火 能制石器能制石器普通生物学 第二部分 个体生物学52（4）智人（）智人（25万年）万年） 脑量脑量 1400ml，与现代人接近。又分为：，与现代人接近。又分为： 早期智人（古人），早期智人（古人）， 25-4万年前万年前 晚期智人（新人），晚期智人（新人）， 4 万年前万年前 像山顶洞人像山顶洞人 能制复合工具能制复合工具 会人工取火会人工取火 现代人类起源于何处：现代人类起源于何处： a、非洲、非洲迁徙各地迁徙各地 b、各地、各地杂交，基因交流，保持一个种杂交，基因交流，保持一个种 普通生物学 第二部分 个体生物学533、 早期人类文化发展和体质演化的关系早期人类文化发展和体质演化的关系( 1 ) 文化文化 概念：人类的创造活动及其成果的复合体概念：人类的创造活动及其成果的复合体 范畴：超越本能，有意识作用于自然和社会的活动范畴：超越本能，有意识作用于自然和社会的活动 特点：特点： 人类特有的适应方式人类特有的适应方式 比较：哺乳动物：皮毛抵御寒冷比较：哺乳动物：皮毛抵御寒冷 生物性适应生物性适应 人人 ：衣服，取火：衣服，取火 文化适应文化适应普通生物学 第二部分 个体生物学54( 2 ) 劳动使人区别于猿劳动使人区别于猿 体质：不如某些动物体质：不如某些动物 制造和使用工具制造和使用工具 能战胜动物能战胜动物 生活条件：生活条件： 动物体质的演变动物体质的演变 - 专门去适应专门去适应 人类人类 - 适应人类所特有的制造工具和使用适应人类所特有的制造工具和使用 工具工具 的劳动的劳动 某些性状适应气候等环境条件某些性状适应气候等环境条件 (见下一页见下一页)普通生物学 第二部分 个体生物学55 如：如： 较高的鼻梁和较大的鼻腔较高的鼻梁和较大的鼻腔 适应干燥、寒冷的气候，适应干燥、寒冷的气候， 湿润和温暖吸入的气体湿润和温暖吸入的气体 这些性状不构成人和猿的本质区别这些性状不构成人和猿的本质区别 原因：原因： 劳动作为选择因素比气候等因素重要得多劳动作为选择因素比气候等因素重要得多 劳动是人类进化的主要推动力劳动是人类进化的主要推动力 一万年以来，人类体质没发生大变化一万年以来，人类体质没发生大变化 而文化却发生了巨大而深刻的变化而文化却发生了巨大而深刻的变化(见下一页见下一页)普通生物学 第二部分 个体生物学56磨制石器磨制石器 陶器陶器推进文化的交流和文化的积推进文化的交流和文化的积累累 狩猎狩猎 农业和畜牧业农业和畜牧业 金属工具金属工具 文字文字 文明时代文明时代 栽培植物栽培植物 驯养动物驯养动物 9千年前千年前 5千年前千年前普通生物学 第二部分 个体生物学57 4、人种、人种 图图17-2 概念：即种族，根据体质上可遗传的性概念：即种族，根据体质上可遗传的性 状而划分的人群状而划分的人群 根据根据 ：肤色、发型、鼻形、眼形：肤色、发型、鼻形、眼形 人种：黄种人，白种人，黑种人和棕种人人种：黄种人，白种人，黑种人和棕种人 根据体质特征划分，而非文化上的分类根据体质特征划分，而非文化上的分类 区别于民族区别于民族普通生物学 第二部分 个体生物学58 特点：特点： 有地理和文化隔离有地理和文化隔离 无生殖隔离无生殖隔离 有基因频率差异有基因频率差异 无专有基因，如血型，无专有基因，如血型，IA-白、白、IB-黄黄 体质特征：对气候的适应体质特征：对气候的适应 肤色、肤色、 鼻形、眼睑、脸形鼻形、眼睑、脸形普通生物学 第二部分 个体生物学59END 普通生物学 绪论60