生物起源及原核生物多样性的进化共28页

15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学 会自己 披荆斩 棘，面 对一切 ，用倔 强的骄 傲，活 出无人 能及的 精彩。
16、成功的秘诀在于永不改变既定的目 标。若 不给自 己设限 ，则人 生中就 没有限 制你发 挥的藩 篱。幸 福不会 遗漏任 何人， 迟早有 一天它 会追求 ，他就 能达到 目的。 你在希 望中享 受到的 乐趣， 比将来 实际享 受的乐 趣要大 得多。
生物多样性的进化历程
时期
35亿年前
大约35亿年～ 15亿年前
生物类型
古细菌 蓝藻和细菌
大约15亿年前
真核生物
5.7亿～5.0亿 年前
海洋中无脊椎动 物物种大爆发
大约4亿年前
陆生植物：蕨类 植物 陆生动物：原始 的两栖类
意义
出现了生产者和分解者 出现了有性生殖，实现了基因 重组，加快了生物进化速度 出现了消费者，使生态系统具 有更复杂的结构；对植物的进 化产生重要影响
28、切莫垂头丧气，即使失去了一切， 你还握 有未来 。 ——奥斯卡·王尔德
29、穷且益坚，不坠青云之志。——王 勃
30、忍耐和坚持虽是痛苦的事情，但却 能渐渐 地为你 带来好 处。— —奥维 德
1、人的思想是了不起的，只要专注于 某一项 事业， 就一定 会做出 使自己 感到吃 惊的成 绩来。
2、没有播种，何来收获；没有辛劳，何 来成功 ；没有 磨难， 何来荣 耀；没 有挫折 ，何来 辉煌。
6、要走的，任凭你怎么哭叫也呼唤不回 来，不 走的， 任凭你 怎么驱 赶，也 不会弃 你而去 远离你 的！
7、失去了 23、能够岿然不动，坚持正见，度 过难关 的人是 不多的 。—— 雨果
24、你既然期望辉煌伟大的一生，那么 就应该 从今天 起，以 毫不动 摇的决 心和坚 定不移 的信念 ，凭自 己的智 慧和毅 力，去 创造你 和人类 的快乐 。—— 佚名

28生命起源及原核和原生生物多样性的进化
3. 工业、农业和医药上的应用广泛
• 应用：微生物发酵，这主要是利用微生物菌 体、初级代谢及次级代谢产物和微生物的转 化机能。
28生命起源及原核和原生生物多样性的进化
4.引发人类多种疾病
–有益：肠道共栖细菌。 –有害：细菌性疾病，称病原体。 • 外毒素：细菌分泌到介质中的毒素，为毒性很强 的蛋白质，随血液和淋巴进入身体各部位。对热 不稳定。 • 内毒素：革兰氏阴性菌细胞壁脂多糖中的成分， 只在细菌死亡溶解后才释放出来。对热稳定。 • 预防和治疗方法：疫苗、抗毒素、抗血清预防和 治疗；磺胺药和抗生素。
– 真细菌原界 – 古细菌原界 – 真核生物原界
28生命起源及原核和原生生物多样性的进化
28.2.3 真细菌多样性的进化 • 营养和代谢类型的多样性： – 根据碳的来源、能量来源及电子供体性质不同， – 4种营养类型：
• • • • 光能自养型：以CO2为唯一或主要碳来源、以光为能源。 化能自养型：以CO2为碳来源、自无机物氧化获得能量。 光能异养型：能量来自日光、碳来源为有机物。 化能异养型：（大多数微生物）依靠有机物氧化获得 能源和碳源。
28生命起源及原核和原生生物多样性的进化
28.1.5 原始细胞的起源 • 原始细胞的起源：
– RNA 自我复制 – RNA基因转录和翻译系统合成第一批蛋白质 （“多肽”） – “多肽”作为第二代酶，帮助RNA复制 – 由膜包裹的DNA－RNA－蛋白质体系具有 原始生命现象
28生命起源及原核和原生生物多样性的进化
28生命起源及原核和原生生物多样性的进化
28.2.2 原核生物进化的两个主要分支—— 古细菌和真细菌
• 16S rRNA分子序列比对：

化
生物大分子
四
阶
混合，团聚
段
多分子体系
膜包裹
原始细胞
甲烷、氨、硫化氢、 氰化氢、水蒸汽 有机酸、氨基酸、核 苷酸、单糖、脂类
蛋白质，核酸，
蛋白质核酸的团聚体
原核细胞
二、生命在地球进化的过程中诞生
1、地球的形成
➢ 宇宙的诞生：约200亿年前一次突发性大爆炸。随后出现了由氢和氦 组成的大、小星云。
➢ 太阳系和地球形成约在45亿年前。38亿年前，地球内部温度很高，物
3
28.1 生命的起源
一、生命的起源是自然的历史事件
➢ 神创论——上帝创造万物，最后造成人。 ➢ 宇生论——地球上的生命来自宇宙空间别的星球。 ➢ 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
➢ 19世纪60年代法国微生物家巴斯德的精确“鹅颈瓶”实 验，证明现有生命不可能自然发生。
质分解产生大量气体，通过火山活动喷射出地表，主要为氢的化合物，
H2O，CH4，NH3，H2S等。
➢ 原始的海洋里积累了许多溶解到雨水中的大气和地壳表层的一些物质，
包括最原始的有机物甲烷。
8
2、化学进化第一阶段：有机小分子的非生物合成
➢ 能量：紫外线、闪电、辐射能以及热能等。 ➢ 物质：可溶性有机分子，甲烷，含氢的气体。 ➢ 时间：约35亿年前。
蓝细菌（鱼腥藻）
球菌
杆菌
蓝细菌（螺旋藻）
二、生命三域分类学说
➢ 生命三域分类学说：真细 菌域、古核生物域和真核 生物域
➢ 古核生物与真核生物间的 关系比与真细菌间的关系 更密切。
➢ 古核生物是最原始的类群， 进化变化最少。

科技研究：加强生物多样性保护和 可持续利用的科研工作，探索新的 保护技术和方法
人类活动对生物栖息地的影响，例如城 市化、农业开发等，导致生物栖息地的 丧失和破碎化，从而影响生物的演化和 多样性。
人类对环境的污染，包括空气、水和土 壤的污染，对生物的生存和演化产生了 负面影响，导致生物多样性的降低。
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CONTENTS
PART ONE
地球生命的起源可 以追溯到约38亿 年前
生命的起源与地球的 形成密切相关，地球 温度逐渐降低，形成 了适宜生命存在的条 件
最早的生命形式是 原核生物，它们是 单细胞生物，没有 细胞核
化石记录：揭示 了生物进化的历 史和过程
胚胎发育的证据： 不同物种在胚胎 发育的早期阶段 表现出相似的特 征，表明它们之 间存在共同的祖 先
生物地理学证据： 不同地区的生物 分布和多样性表 明了物种演化的 模式和趋势
同源器官和生物 分子结构的证据： 不同物种之间存 在相似的器官和 分子结构，表明 它们之间存在演 化上的关系
维持生态平衡： 生物多样性使 生态系统更加 稳定，能够抵
御外来干扰
促进生物进化： 生物多样性为生 物进化提供了丰 富的资源和机会， 促进物种的多样
性和适应性
保护物种资源： 生物多样性是 宝贵的物种资 源库，为人类 提供食物、药 物和其他资源
保障人类生存： 生物多样性为人 类提供生存所需 的空气、水和其 他生态服务，是 人类生存和发展
随着时间的推移，生 命形式逐渐复杂化， 出现了真核生物、多 细胞生物和高级生物
物种起源：生命从无机物质中诞生，逐渐演化出简单有机物，最终形成原始细胞。 生物大爆炸：约5亿年前，寒武纪时期出现大量无脊椎动物，被称为“生物大爆炸”。 物种演化：随着时间的推移，物种不断适应环境变化，发生基因突变和自然选择，形成新的物种。 人类起源：约700万年前，非洲出现智人祖先，经过数百万年的演化，逐渐成为现代人类。

杜布赞斯基等人特别在隔离问题上进行了广泛的深入的 研究，充实和丰富了达尔文关于物种起源的学说。
第8页在进化中出现间断性，即出现 明确界限。我们知道，同一物种的个体差异（即种内差异）和不同物种 的个体差异（即种间差异）是有明显区别的。种内差异经常是连续的， 即种内若干显著类型（例如亚种）之间常常存在着中间类型，例如狐分 布在几乎整个欧洲，有20个亚种，形成一个由中间类型连续的系列。种 间差异则是不连续的，例如狮子和老虎之间未发现中间类型，在老虎和 豹之间也未发现中间类型。种内可以自由交配并产生后代，种间一般不 能杂交或杂交不育。但是，种间的差异又是由种内的差异发展来的。
第15页/共65页
（4） 重演律(recapitulationlaw)及异时发生(heterochrony)
重演律是德国的海克尔 (E．Haeckel) 根据动物形态学和胚胎学的研 究成果所提出的定律，即生物在个体发育(这里指其胚胎发育)过程中， 重演其祖先的主要发育阶段。例如哺乳动物的早期胚胎都很相似，都有 鳃裂，似乎重现了它们远古生活于水中的共同祖先的特征。当然，个体 发育重演系统发育只是一种简单的、迅速的重演，不是完全重演。否则， 只研究人类的胚胎发育过程，就能解决人类起源的问题了。而事实上人 类起源是目前最具争议的科学问题之一。后来的研究表明许多个体发育 阶段并不重演它们祖先的成体形态。德国比较解剖学家冯贝尔(VonBaer) 认为在大部分动物个体发育中，一般性状比特化性状出现要早，也就是 说高等动物的胚胎根本就不是与低等动物的成体形态相同，而只是与低 等动物的胚胎相同。
达尔文认为，使新物种从旧物种中产生的主 要因素是自然选择。自然选择以微小的不定变异 为原始材料，通过生存斗争，保存和累积有利的 变异，经过许多世代，才形成新的生物类型。那 么，自然选择是通过什么步骤促使物种形成的呢？ 达尔文指出：“自然选择能引起性状分歧，并且 能使改进较少的及中间类型生物大量灭绝。根据 这些原理，各个纲在全世界的无数生物之间的亲 缘性质，以及它们彼此之间所具有明显区别，就 可得到解释。”

① 光能自养型：以CO2为唯一或主要碳来源
、以光为能源
② 化能自养型：以CO2为主要碳来源、自无
机物氧化获得能量
③ 光能异养型：能源来自日光、碳来源于
有机物
④ 化能异养型：只能依靠有机物氧化获得
能源和碳源
• 根据微生物生长对氧的需求，又分为：
1. 需氧菌（有O2才能生长） 2. 厌氧菌（有O2不能生长） 3. 兼性厌氧（不需O2，有O2生长更好） 4. 微需氧菌（低浓度O2生长最好） 5. 耐氧菌（不需O2，有O2无毒害）
表层有双层膜 选择性吸收介质
（2）核酸起源说
• 多数学者认为：地球上出现的第一批基因和 酶，不是DNA和具催化功能的蛋白质，而是
在非生物世界中开始自我复制的短链RNA
。
• RNA世界假说：以RNA同时作为第一个基因
和唯一具有催化功能的分子的学说。
第四阶段
原始细胞的起源
• 早期地球可能存在着有膜包围的RNA多肽。 • 该种核酸与多肽分子之间相互调控作用，
厌氧和化能异养型
有机质逐渐耗尽
有机质逐渐耗尽
厌氧化能自养类型、 光能自养型
光能异养型
放氧型光能自养型
蓝细菌时代
O2
原核生物改变代谢类型： 厌氧
需氧
原核生物的重要性
1. 自然界中物质循环的关键 2. 在环境污染检测和治理中发挥重要作用 3. 工业、农业和医药上的应用广泛 4. 引发人类的多种疾病
处于生物与非生物之间的病毒
（1）蛋白质起源说
• 奥巴林和福克斯根据实验分别提出了
团聚体学说和微球体学说。
团聚体学说
• 奥巴林等将多肽、蛋白质、核酸、多糖、 磷酸的溶液摇晃混合后，发现在胶体溶液 中的大分子凝聚形成直径约1-500μm的

• 溶解在原始海洋中的氨基酸与核苷
酸经过长期的积累与浓缩，波涛或大 雨可将有机单分子飞溅到新生的岩浆
或滚烫的石块上，发生聚合作用。
第三阶段
核酸-蛋白质等多分子体系的建成
• 只有核酸与蛋白质精巧地组成高度有序 的独立多分子体系时，才可以表现某些生 命现象。
• 非细胞形态原始生命的诞生有两种学说： （1）蛋白质起源说 （2）核酸起源说
• 该种核酸与多肽分子之间相互调控作用，
可能存在于前细胞中。
原核生物多样性的进化
• 没有真核生物前，原核生物就已经在地 球上独领风骚18亿年了。
• 现今原核生物与细菌几乎就是同义词。 • 两个生物之间rRNA序列的相似程度可以 说明两个生物之间的进化关系。
生命三域分类学说
真细菌域 古核生物域 真核生物域
• 多细胞生物与单细胞生物的根本区别：
出现了细胞分化和执行不同功能的分化细胞 之间形成了相互依赖、更加适应环境的整体结 构。 • 单细胞→多细胞，推测有3个过程：
① 单细胞原生生物细胞分裂后不分离而形成群体 ② 群体中的细胞已经分化，既有分工，又互相依赖 ③ 群体中另外的细胞各自分化、发展为体细胞
双滴虫：有两个核
生物多样性的进化
生 物 多 样 性 的 进 化
1、生命的起源及原核生物多样性的进化 2、真核细胞起源及原生生物多样性的进化
3、绿色植物多样性的进化 4、真菌多样性的进化
5、动物多样性的进化 6、人类的进化
生命
起源
真核生物
原核生物 原生生物 绿色植物
生 物 多 样 性 的 进 化
真菌 动物 人类
• 生命的起源是自然的历史事件：
光能异养型
蓝细菌时代
O2
原核生物改变代谢类型： 厌氧 需氧

49、春蚕到死丝方尽，人至期颐亦不 休。一 息尚存 须努力 ，留作 青年好 范畴。 —— 吴玉章 50、学习的敌人是自己的满足，要认 真学习 一点东 西，必 须从不 自满开 始。对 自己，“ 学而不 厌”， 对人家 ，“诲人 不倦”， 我们应 取这种 态度。 ——
毛泽东 名人名言激励励志名言名语名句100句 （励志 古诗词 篇，附 出处） 51、错误和挫折教训了我们，使我们 比较地 聪明起 来了， 我们的 情就办 得好一 些。任 何政党 ，任何 个人， 错误总 是难免 的，我 们要求 犯得少 一点。 犯了错 误则要 求改正 ，改正 得越迅 速，越 彻底， 越好。
100、我无论做什么，始终在想着，只 要我的 精力允 许我的 话，我 就要首 先为我 的祖国 服务。 ——《 巴甫洛 夫选集 》 57、入于污泥而不染、不受资产阶级 糖衣炮 弹的侵 蚀，是 最难能 可贵的 革命品 质。 —— 周恩来
的的的真理的殿堂。—— 布鲁诺 97、走得最慢的人，只要他不丧失目 标，也 比漫无 目的地 徘徊的 人走得 快。 —— 莱 辛 37、生活只有在平淡无味的人看来才是 空虚而 平淡无 味的。 —— 车尔尼雪夫斯基
38、先相信你自己，然后别人才会相 信你。 —— 屠格涅夫
39、谁给我一滴水，我便回报他整个 大海。 —— 华 梅
41、人生像攀登一座山，而找寻出路 ，却是 一种学 习的过 程，我 们应当 在这过 程中， 学习稳 定、冷 静，学 习如何 从慌乱 中找到 生机。 席慕蓉 42、我们活着不能与草木同腐，不能 醉生梦 死，枉 度人生 ，要有 所作为 。 —— 方志敏
43、做人也要像蜡烛一样，在有限的 一生中 有一分 热发一 分光， 给人以 光明， 给人以 温暖。 —— 萧楚女 44、所谓天才，只不过是把别人喝咖 啡的功 夫都用 在工作 上了。 鲁 迅

29.2 原生生物多样性的进化
General Biology
黏菌：即像原生生物，又像真菌 营养期为裸露、无细胞壁、多核变形虫的细胞，成熟时发育成繁殖结构的子实体。 盘基网柄菌、原质型黏菌
29.2 原生生物多样性的进化
General Biology
29.3 多细胞真核生物的起源及进化
多细胞生物与单细胞生物的根本区别：出现细胞分化，执行不同功能的分化细胞间形成了相互依赖、更加适应环境的整体结构。原生生物是桥梁：
General Biology
29.3 多细胞真核生物的起源及进化
多细胞生物出现： 海藻：可能来自3种或更多种古代原生生物； 植物：可能起源于绿藻谱系中的一个分支； 真菌：可能从一个原生生物祖先进化而来； 动物：领鞭毛虫。
石莼属：大型多细胞， 片状或管状体
29.2 原生生物多样性的进化
General Biology
轮藻属：类似陆生植物， 有根茎叶分化的多细胞藻类
植物是由古代绿藻进化的： 绿藻的鞭毛和某些植物的双鞭毛配子极为相似； 绿藻叶绿体光合色素、纤维素的细胞壁及以淀粉形式储存食物等与植物相同。
29.2 原生生物多样性的进化
General Biology
7、领鞭毛目——可能是动物的祖先 与淡水海绵的群体相似，已发现领鞭毛虫和海绵的表面受体（酪氨酸激酶受体，涉及磷酸化信息传递）高度同源。
General Biology
8、不在同一进化分支的原生生物 变形虫：有许多相似的细胞形态，为并系群 根足虫纲（变形虫）、辐射虫纲（放射虫）
29.1 真核细胞的起源
General Biology
29.1 真核细胞的起源
General Biology

13
General Biology
29.2 原生生物多样性的进化
3、囊泡生物——具有膜下囊泡的原生生物 在细胞质膜下含有膜包裹的囊泡，稳定细胞表面和膜的
运输，多数为异养营养。 沟鞭藻：光合生物、盔甲状细胞壁、DNA 纤毛虫：运动方式独特
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General Biology
29.2 原生生物多样性的进化
石莼属：大型多细胞， 片状或管状体
18
General Biology
29.2 原生生物多样性的进化
轮藻属：类似陆生植物， 有根茎叶分化的多细胞藻类
植物是由古代绿藻进化的： 绿藻的鞭毛和某些植物的双鞭毛配子极为相似； 绿藻叶绿体光合色素、纤维素的细胞壁及以淀粉形式储
存食物等与植物相同。
1、双滴虫和侧基粒虫——有退化线粒体的鞭毛原生生物 双滴虫：有两个单倍体核，贾第虫 侧基粒虫：波状膜
12
General Biology
29.2 原生生物多样性的进化
2、类眼虫生物——某些成员中有叶绿体的一个多样化类群 最早期自由生活的具线粒体和叶绿体的原生生物，线粒
体通过内共生产生。 眼虫：自由生活的、具有前端鞭毛的真核生物 动基体目：寄生类群
第六篇
生物多样性的进 化
1
General Biology
目录
28
生命起源及原核 和原生生物多样性的进化
29 真核细胞起源及原生生物多样性进化
30
绿色植物多样性进化
31
真菌多样性的进化
32
动物多样性的进化
33
人类的进化
2
General Biology
29 真核细胞起源及原生 生物多样性的进化
29.1 真核细胞的起源 29.2 原生生物多样性的进化 29.3 多细胞真核生物起源及进化

生命起源及原核生物多样性的进化一、生命的起源地球上的生命是由非生命物质经过长期演化而来的，即化学进化过程，分为4个阶段：1．有机小分子的非生物合成；2．生物大分子的非生物合成；3．核酸-蛋白质等多分子体系的建成；4．原始细胞的出现。

二、原核生物多样性的进化1．原核生物（1）微生物微生物是指个体微小、结构简单、进化地位低的微小生物。

（2）微生物的构成微生物由病毒、细菌（即原核生物）、真核生物中的真菌、原生生物构成。

（3）细菌的分类细菌分为真细菌和古核生物。

（4）细菌的观察①观察细菌一般须借助光学显微镜或电子显微镜；②还可观察其菌落，即由单个或少数细胞生长和繁殖而成的集群。

（5）细菌的特殊结构①鞭毛鞭毛固定在原生质膜和细胞壁上，借助鞭毛旋转推动菌体前进，移向营养物或逃避有害刺激。

②菌毛菌体表面有比鞭毛短、直、数目多的菌毛，帮助细菌黏附在人和动物的肠中或石头的表面，其中性菌毛为执行“交配”功能的菌毛。

③芽孢细菌中的几个属在生活史的一定阶段产生特殊结构的休眠体，即芽孢。

芽孢壁厚，有抗干燥、抗热、抗辐射、抗化学药物等特性，使细菌能在恶劣环境下存活。

④荚膜一些细菌的细胞壁外有由多糖或蛋白质构成的荚膜，能帮助细菌附着和抵抗白细胞吞噬。

2．生命三域分类学说（1）理论基础两个生物之间rRNA序列的相似程度可以说明两个生物之间的进化关系。

（2）学说内容生物界是由真细菌域、古核生物域和真核生物域所构成。

3．真细菌多样性的进化真细菌包括（狭义上的）细菌、蓝细菌、放线菌、螺旋体、衣原体、立克次氏体和支原体等。

（1）真细菌根据碳与能量来源不同的分类①光能自养型：以CO2为唯一或主要碳来源、以光为能源；②化能自养型：以CO2为主要碳来源、自无机物氧化获得能量；③光能异养型：以有机物为碳源、以光为能源；④化能异养型：以有机物为碳源、以有机物氧化获得能量。

（2）真细菌根据生长过程中对氧的需求不同的分类①需氧菌：有O2才能生长；②厌氧菌：有O2不能生长；③兼性厌氧菌：不需O2，有O2生长更好；④微需氧菌：低浓度O2生长最好；⑤耐氧菌：不需O2，有O2无毒害。

生命的主要物质基础是蛋白质与核酸。化学进化的第二 阶段，就必定是生命出现之前的有机小分子的聚合作用。 蛋白质与核酸生物大分子的聚合主要有两种观点： 1、陆相起源说 2、海相起源说
10
General Biology
28.1 生命的起源
1、陆相起源说
火山的局部高温地区发生聚合反应合成生物大分子，经
雨水冲刷汇集到海洋里
General Biology
28.2 原核生物多样性的进化
特殊结构——鞭毛、芽孢和荚膜，这些结构有助于细菌在各
种环境中生活。
鞭毛：运动；
菌毛：粘附、生殖；
芽孢：恶劣环境下存活； ology
28.2 原核生物多样性的进化
二、真细菌多样性进化
营养和代谢类型的多样性：
依据碳源、能量源及电子供体性质不同，分4种营养类型：
光能自养型：以CO2为唯一或主要碳来源、以光为能源； 化能自养型：以CO2为碳来源、自无机物氧化获得能量； 光能异养型：能量来自日光、碳来源为有机物；
化能异养型：依靠有机物氧化获得能源和碳源。
依据氧的需求：好氧菌、厌氧菌、兼性厌氧菌、微好氧菌
现真核单细胞生物，6亿年前出现真核多细胞生物，太古宙 和元古宙的时期是原核生物的世界。 2、原核生物的分类
生命三域分类学说：真细菌域、古核生物域和真核生物域
原核生物
16
General Biology
28.2 原核生物多样性的进化
细菌多为单细胞 基本形态：球状、杆状、螺旋状
球菌
杆菌
形成菌落
17
蓝细菌（螺旋藻）
3
General Biology
28.1 生命的起源
一、生命的起源是自然的历史事件
神创论——上帝创造万物，最后造成人。 宇生论——地球上的生命来自宇宙空间别的星球。 自然发生论——生物是从非生物环境中自然发生出来的。