10--生物进化机制

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1、生物的进化机制(MechanismofEvolution)进化理论要解决的主要问题是进化的机制问题：生命如何产生？生物怎样进化？一、生命的起源几百年前的争论；“神创论”；自然发生说；宇生论；生命来自无生命物质——化学进化Ø生命来自无生命物质——化学进化1.从无机分子生成有机分子l1828年，维勒，氧化铅+铵à尿素lMiller实验——古老大气环境的模拟实验l澳大利亚陨石中发现(1959)氨基酸、嘧啶和脂肪酸2.从有机小分子生成生物大分子·生命物质的两个主要基石——蛋白质和核酸·问题？？？——有机小分子如何形成蛋白质及核酸等

2、生物大分子l溶液聚合——在粘土表面吸附作用下发生聚合。l浓缩聚合——在小水体中，由于长期蒸发，水中氨基酸等分子的含量增加，在较高温度条件下可以直接产生“类蛋白质”样的多肽。3.多分子体系的形成和原始生命的出现Ø关于最简单生命形式起源的几个假说l奥巴林的团聚体(coacervate)假说(1924)：用蛋白质（白明胶）和多糖(阿拉伯胶)混合得到团聚体l福克斯用类蛋白质加热得到微球体现代生物学告诉我们：核酸只有在蛋白质（酶）的作用下才能合成，而蛋白质也只有在其相应的核苷酸顺序存在的条件下才能合成。问题：是通过什么样的化学过程才

3、能形成核酸和蛋白质相互依赖的多分子体系呢？Ø生命起源说与RNAworld核酸起源说l遗传学家Muller(20年代)提出“裸基因说”(nakedgenetheory):生命发生从基因开始；lT.Cech(80年代)发现具有催化活性的RNA---ribozymelH.F.Noller(1992)发现纯化的rRNA有催化肽链合成的功能具有催化活性的RNA:包括rRNA和tRNA;完成多种功能：自我剪接；催化剪切；多肽合成；催化核苷酸的合成等RNA既能储存信息，也能催化化学反应（1）RNA初始序列作为互补序列模板；（2）互补序列

4、作为模板，合成具初始序列RNA分子。4.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Ø最原始的生命形式或最早出现的细胞应该是异养的。Ø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。Ø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，促进了整个生物界的进一步发展，更改变了地球的环境（氧气和臭氧层的出现）。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

5、漫长的进化阶段，演化出多样性的生物世界。二、生命史的三个阶段纵观地球生命整个历史，从生命起源到人类文明，大致可区分为3个阶段。·前生命的化学进化阶段·生物学进化阶段·文化进化与生物学进化并行和相互制约阶段三、生物进化的历史进程Ø前寒武纪——34亿年前：单细胞原核生物20亿年前：单细胞真核藻类8亿年前：多细胞生物Ø古生代——寒武纪和奥陶纪：生物大爆发，藻类、蕨类、软体动物、棘皮动物志留纪：植物由水生到陆生的进化泥盆纪：鱼类大发展、昆虫和两栖动物兴起石炭纪：两栖动物繁盛，爬行类兴起、动物由水生到陆生二叠纪：裸子植物繁茂Ø中生代

6、——爬行动物的时代三叠纪：爬行动物成为优势生物、出现鳄鱼、恐龙、蜥蜴、海龟侏罗纪：恐龙繁盛、原始哺乳动物出现、鸟类白垩纪：恐龙灭绝、昆虫和有花植物分化。Ø新生代——第三纪：昆虫与被子植物继续繁盛分化、出现鸟类和大量哺乳动物第四纪：灵长类一支进化为人类四、生物进化的证据4.1生物进化的化石记录l古生物化石l海洋与湖泊的沉积埋藏作用是化石形成的重要条件l地质年代与化石记录化石记录显示，越老的地层，生物形态越简单；越新的地层，生物形态越复杂。l地质历史及其中的化石记录雄辩地证明，生物是进化的，复杂的生物是从简单的生物进化来的，陆

7、生生物是从水生生物进化来的。4.2生物进化的其它证据生物地理学证据生物地理学是研究物种地理分布的科学。正是生物地理学最早为Darwin提出的物种形成和生物进化提供了证据。比较解剖学证据对不同种群生物的个体解剖结构进行比较。Ø在一些不同种群生物中，某些器官即使行使不同功能，它们在解剖结构上也具有相同或相似性，反映出这些生物之间具有的亲源关系和从某个共同祖先进化来的轨迹。Ø退化器官痕迹、反祖现象比较胚胎学证据Ø比较胚胎学即不同生物胚胎发育过程的变化研究也揭示了一些不同的生物是由同一个祖先进化而来的事实。Ø亲源关系相近的生物在它

8、们发育过程中有相同的发育阶段。分子生物学证据Ø遗传密码的通用性说明，自然界所有生命形式都是相互关联的。Ø亲源关系近的生物，其DNA或蛋白质有更多相同性。反之亦然。Ø利用分子生物学技术对不同生物同种蛋白的氨基酸序列分析是一种分析和判断生物之间亲源关系和进化顺序的先进手段。Ø除了蛋白质氨基酸序列的分析外，D