生命的起源與演化生命的起源課件

第一章：生物體的基本構(gòu)造與功能第一節(jié)-生命的起源與演化第一章：生物體的基本構(gòu)造與功能第一節(jié)-生命的起源與演化生命的起源◎早期的說法：

1.神創(chuàng)說-盤古開天，女媧造人

2.隕石說-隕石中找到一些有機物

3.外星人帶來說

4.自然發(fā)生論

(無生源說)-

生命可由無生命的物質(zhì)產(chǎn)生，「腐草化螢，腐肉生蛆」現(xiàn)象錯！錯！錯！生命的起源◎早期的說法：錯！錯！錯！實驗說明自然發(fā)生論是錯的！◎雷迪

(1626~1697)腐肉生蛆實驗提出生源論-生物的發(fā)生源自於生物沒有蛆出現(xiàn)實驗說明自然發(fā)生論是錯的！◎雷迪(1626~1697)腐

爭端再起…◎雷文霍克觀察乾草浸液，發(fā)現(xiàn)細菌等微生物。

乾草浸液內(nèi)的微生物來自何方？斯巴蘭札尼、許旺、史樂茲-封口瓶中無微生物浦歇-封口瓶中有微生物(乾草和水接觸後自然發(fā)生)爭端再起…◎雷文霍克觀察乾草浸液，發(fā)現(xiàn)細菌等微生物。巴斯德的鵝頸瓶實驗生源論再度獲勝鵝頸瓶與空氣接觸，但帶有微生物的塵埃被阻擋無法進入瓶內(nèi)。鵝頸瓶斷裂，塵埃與微生物進入瓶內(nèi)並快速生長。巴斯德的鵝頸瓶實驗生源論再度獲勝鵝頸瓶與空氣接觸，但帶有微生懸而未決的問題…依生源論的主張--生物來自生物但地球上最早的生命究竟來自何方？◎新自然發(fā)生說1.最初的生命是自然發(fā)生的(來自無機物)

閃電及太陽輻射的能量使環(huán)境中的無機物合成有機物2.有生物後則遵照”生物來自生物”的法則

(1)有臭氧層阻隔輻射能，缺乏合成有機物的能量

(2)有機物無法累積-環(huán)境中有氧氣及異營生物。懸而未決的問題…依生源論的主張--生物來自生物奧柏林與侯登提出有機演化說內(nèi)容：歸納生命的起源及初步演化的過程，早期生命純粹藉化學作用，由無機物合成有機物，再組成第一個生命。1.小型有機分子(胺基酸、核苷酸)的合成。2.大型有機分子(RNA、蛋白質(zhì))的自發(fā)性合成。3.自我複製分子(RNA)的出現(xiàn)。4.原始細胞的形成。侯登主張古老的地球海洋裡充滿了各種有機物，形成原始湯，這種環(huán)境有利於原始生命的產(chǎn)生。奧柏林與侯登提出有機演化說內(nèi)容：歸納生命的起源及初步演化的米勒與尤里的

實驗裝置(1953)有機演化-小型有機分子的合成模擬地球早期大氣的成分及環(huán)境一週後發(fā)現(xiàn)七種胺基酸！米勒與尤里的

實驗裝置(1953)有機演化-小型有機分子的合有機演化-小型有機分子的合成1.米勒與尤里-

無機物的在外加能量下能合成胺基酸。2.?？怂?將胺基酸混合加熱，冷卻後發(fā)現(xiàn)溶液中有類似蛋白質(zhì)的聚合物(類蛋白球)3.卡爾文-

無機物經(jīng)「γ射線」照射，能合成胺基酸、醣類及嘌呤、嘧啶等有機物?！蛏鲜鰧嶒灲Y(jié)果顯示：組成生命所必須的

有機物可以由無機物藉純化學作用自然合成有機演化-小型有機分子的合成1.米勒與尤里-細胞膜與原始細胞的出現(xiàn)1.類蛋白球雖能融合、變大或分裂變小，但

仍無法表現(xiàn)出複製及能量代謝等生命現(xiàn)象2.原生體（如：脂質(zhì)體）雖無法精確複製，

但能維持內(nèi)部化學環(huán)境，並表現(xiàn)出簡單的

代謝反應(yīng)。故科學家推測，細胞極可能由

原生體演化而來。細胞膜與原始細胞的出現(xiàn)1.類蛋白球雖能融合、變大或分裂變小，有機物組成生命的可能過程-RNA1.1980年代，闕克及奧特曼發(fā)現(xiàn)某些RNA具

有酵素的功能，改變過去認為只有蛋白質(zhì)

才具有酵素功能的觀點。2.科學家認為最早生命的遺傳物質(zhì)應(yīng)是RNA

，再由RNA反轉(zhuǎn)錄為DNA。3.由於DNA分子較為穩(wěn)定，使得現(xiàn)今的生物世界主要以DNA為遺傳物質(zhì)。有機物組成生命的可能過程-RNA1.1980年代，闕克及奧特生命起源於何處?

1.生命起源於水域環(huán)境：水域中的有機物濃度愈來愈高，且海底熱泉的高溫狀態(tài)，有利於物質(zhì)聚合形成原始生命2.原始生命在巖石、黏土的縫隙中形成

：

(1)古代地球環(huán)境有大量宇宙射線照射，有機物容易遭受破壞。

(2)黏土及礦物能吸附、組成多種不同有機分子，且黏土可作為組合RNA的骨架。3.生命來自外太空：分析由外太空掉落到地球的隕石，發(fā)現(xiàn)其中富含有機物（包括胺基酸）。生命起源於何處?1.生命起源於水域環(huán)境：1.異營生物→自營生物

2.無氧呼吸→有氧呼吸

3.原核生物→真核生物

4.單細胞→多細胞早期生物的演化趨勢1.異營生物→自營生物早期生物的演化趨勢原始生物的特徵1.構(gòu)造簡單-外覆簡單的細胞膜。不需要複雜的生理反應(yīng)，只有少數(shù)控制繁殖的基因2.異營生物-利用水域中高濃度的有機物。3.繁殖快速-演化初期缺乏競爭對手。4.突變率高-高能量的宇宙射線易導致突變。但也因此使原始生物的基因數(shù)目增加，增加生物多樣性。具有特殊基因進行代謝反應(yīng)者，其存活能力增加→基因與物種多樣性增加。原始生物的特徵1.構(gòu)造簡單-外覆簡單的細胞膜。不需要複雜的具目前發(fā)現(xiàn)最原始的生命化石是澳洲西部古老巖層中，距今35億年前的原始原核生物，在顯微鏡下成絲狀結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)生原核生物相似。原始微生物生長繁衍並層層堆疊，形成我們今日所見的疊層石化石。最原始的化石目前發(fā)現(xiàn)最原始的生命化石是澳洲西部古老巖最原始的化石異營生物→自營生物1.異營生物吸收有機養(yǎng)分，生長並繁殖。2.當有機物耗盡，能利用環(huán)境無機物合成有機物的生物存活率增加。3.自營生物需要酵素控制合成、分解作用，因此需要的基因較多，遺傳複雜度增加。4.自營生物-化學自營細菌、光合自營細菌、藻類、綠色植物…等相繼出現(xiàn)異營生物→自營生物1.異營生物吸收有機養(yǎng)分，生長並繁殖。無氧環(huán)境→有氧環(huán)境1.最早能產(chǎn)生氧氣的藍綠菌約在27億年前出現(xiàn)，

大氣中氧氣濃度升高，有利於氧化作用的進行（產(chǎn)生ATP較多），生物多樣性也因此增加。2.許多厭氧原核生物滅絕，生物開始行有氧呼吸

(現(xiàn)生生物多行有氧呼吸)3.高空形成臭氧層，阻擋紫外線的傷害，有利於

生物登上陸地生活。

無氧環(huán)境→有氧環(huán)境1.最早能產(chǎn)生氧氣的藍綠菌約在27億年原核生物(簡單)→真核生物(複雜)原核生物：約在35億年前出現(xiàn)無核仁及核膜、無膜狀胞器，細胞質(zhì)

中只有少數(shù)的基因(DNA或RNA)。

真核生物：約在21億年前出現(xiàn)

遺傳物質(zhì)由核膜包圍、有多種胞器

原核生物(簡單)→真核生物(複雜)原核生物：約在35億年1.細胞膜向內(nèi)摺疊形成的構(gòu)造：

核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高基氏體等。2.瑪格麗斯的內(nèi)共生假說：

粒線體與色素體(包括葉綠體等)來自生活

於大型細胞內(nèi)的遠古原核細胞。如何形成複雜的真核細胞?1.細胞膜向內(nèi)摺疊形成的構(gòu)造：如何形成複雜的真核細胞?行有氧呼吸及行光合作用的原核細胞，被真核細胞吞噬後，演化成現(xiàn)今的粒線體與葉綠體。連續(xù)內(nèi)共生→絕對性互利共生關(guān)係行有氧呼吸及行光合作用連續(xù)內(nèi)共生→絕對性互利共生關(guān)係內(nèi)共生假說的相關(guān)證據(jù)1.粒線體與葉綠體都行二分分裂。2.粒線體與葉綠體具有和細菌相似的環(huán)狀DNA及核糖體。3.在草履蟲、大變形蟲體內(nèi)常有共生的單細胞藻類。草履蟲與細胞內(nèi)共生的單細胞藻類內(nèi)共生假說的相關(guān)證據(jù)1.粒線體與葉綠體都行二分分裂。草履蟲與單細胞→多細胞（約12億年前出現(xiàn)）單細胞演化到多細胞生物1.細胞數(shù)目增加2.細胞間有聯(lián)結(jié)3.細胞分化

(分工合作)單細胞→多細胞（約12億年前出現(xiàn)）單細胞演化到多細胞生物單細胞→多細胞大團藻是現(xiàn)生生物中最簡單的多細胞生物集合體(直徑約1mm)單細胞→多細胞大團藻是現(xiàn)生生物中最簡單的多細胞生物集合體單細胞→多細胞1.大團藻（Volvox）是來自一個母細胞分裂，

而子細胞沒有完全分開的情況下形成。2.大型細胞團可能會減少被其他生物吞食的

機會，或能爭取到較多的生存資源，因而

提高其存活率。3.細胞間發(fā)生競爭促使資源區(qū)隔，個別細胞

開始分工及分化，較複雜的多細胞生物因

而逐漸演化出。單細胞→多細胞1.大團藻（Volvox）是來自一個母細胞生物的演化簡圖

氧氣大量增加：約27億年前真核生物：約在21億年前出現(xiàn)多細胞生物：約12億年前出現(xiàn)生物的演化簡圖氧氣大量增加：約27億年前第一章：生物體的基本構(gòu)造與功能第一節(jié)-生命的起源與演化第一章：生物體的基本構(gòu)造與功能第一節(jié)-生命的起源與演化生命的起源◎早期的說法：

1.神創(chuàng)說-盤古開天，女媧造人

2.隕石說-隕石中找到一些有機物

3.外星人帶來說

4.自然發(fā)生論

(無生源說)-

生命可由無生命的物質(zhì)產(chǎn)生，「腐草化螢，腐肉生蛆」現(xiàn)象錯！錯！錯！生命的起源◎早期的說法：錯！錯！錯！實驗說明自然發(fā)生論是錯的！◎雷迪

(1626~1697)腐肉生蛆實驗提出生源論-生物的發(fā)生源自於生物沒有蛆出現(xiàn)實驗說明自然發(fā)生論是錯的！◎雷迪(1626~1697)腐

爭端再起…◎雷文霍克觀察乾草浸液，發(fā)現(xiàn)細菌等微生物。

乾草浸液內(nèi)的微生物來自何方？斯巴蘭札尼、許旺、史樂茲-封口瓶中無微生物浦歇-封口瓶中有微生物(乾草和水接觸後自然發(fā)生)爭端再起…◎雷文霍克觀察乾草浸液，發(fā)現(xiàn)細菌等微生物。巴斯德的鵝頸瓶實驗生源論再度獲勝鵝頸瓶與空氣接觸，但帶有微生物的塵埃被阻擋無法進入瓶內(nèi)。鵝頸瓶斷裂，塵埃與微生物進入瓶內(nèi)並快速生長。巴斯德的鵝頸瓶實驗生源論再度獲勝鵝頸瓶與空氣接觸，但帶有微生懸而未決的問題…依生源論的主張--生物來自生物但地球上最早的生命究竟來自何方？◎新自然發(fā)生說1.最初的生命是自然發(fā)生的(來自無機物)

閃電及太陽輻射的能量使環(huán)境中的無機物合成有機物2.有生物後則遵照”生物來自生物”的法則

(1)有臭氧層阻隔輻射能，缺乏合成有機物的能量

(2)有機物無法累積-環(huán)境中有氧氣及異營生物。懸而未決的問題…依生源論的主張--生物來自生物奧柏林與侯登提出有機演化說內(nèi)容：歸納生命的起源及初步演化的過程，早期生命純粹藉化學作用，由無機物合成有機物，再組成第一個生命。1.小型有機分子(胺基酸、核苷酸)的合成。2.大型有機分子(RNA、蛋白質(zhì))的自發(fā)性合成。3.自我複製分子(RNA)的出現(xiàn)。4.原始細胞的形成。侯登主張古老的地球海洋裡充滿了各種有機物，形成原始湯，這種環(huán)境有利於原始生命的產(chǎn)生。奧柏林與侯登提出有機演化說內(nèi)容：歸納生命的起源及初步演化的米勒與尤里的

實驗裝置(1953)有機演化-小型有機分子的合成模擬地球早期大氣的成分及環(huán)境一週後發(fā)現(xiàn)七種胺基酸！米勒與尤里的

實驗裝置(1953)有機演化-小型有機分子的合有機演化-小型有機分子的合成1.米勒與尤里-

無機物的在外加能量下能合成胺基酸。2.福克斯-將胺基酸混合加熱，冷卻後發(fā)現(xiàn)溶液中有類似蛋白質(zhì)的聚合物(類蛋白球)3.卡爾文-

無機物經(jīng)「γ射線」照射，能合成胺基酸、醣類及嘌呤、嘧啶等有機物?！蛏鲜鰧嶒灲Y(jié)果顯示：組成生命所必須的

有機物可以由無機物藉純化學作用自然合成有機演化-小型有機分子的合成1.米勒與尤里-細胞膜與原始細胞的出現(xiàn)1.類蛋白球雖能融合、變大或分裂變小，但

仍無法表現(xiàn)出複製及能量代謝等生命現(xiàn)象2.原生體（如：脂質(zhì)體）雖無法精確複製，

但能維持內(nèi)部化學環(huán)境，並表現(xiàn)出簡單的

代謝反應(yīng)。故科學家推測，細胞極可能由

原生體演化而來。細胞膜與原始細胞的出現(xiàn)1.類蛋白球雖能融合、變大或分裂變小，有機物組成生命的可能過程-RNA1.1980年代，闕克及奧特曼發(fā)現(xiàn)某些RNA具

有酵素的功能，改變過去認為只有蛋白質(zhì)

才具有酵素功能的觀點。2.科學家認為最早生命的遺傳物質(zhì)應(yīng)是RNA

，再由RNA反轉(zhuǎn)錄為DNA。3.由於DNA分子較為穩(wěn)定，使得現(xiàn)今的生物世界主要以DNA為遺傳物質(zhì)。有機物組成生命的可能過程-RNA1.1980年代，闕克及奧特生命起源於何處?

1.生命起源於水域環(huán)境：水域中的有機物濃度愈來愈高，且海底熱泉的高溫狀態(tài)，有利於物質(zhì)聚合形成原始生命2.原始生命在巖石、黏土的縫隙中形成

：

(1)古代地球環(huán)境有大量宇宙射線照射，有機物容易遭受破壞。

(2)黏土及礦物能吸附、組成多種不同有機分子，且黏土可作為組合RNA的骨架。3.生命來自外太空：分析由外太空掉落到地球的隕石，發(fā)現(xiàn)其中富含有機物（包括胺基酸）。生命起源於何處?1.生命起源於水域環(huán)境：1.異營生物→自營生物

2.無氧呼吸→有氧呼吸

3.原核生物→真核生物

4.單細胞→多細胞早期生物的演化趨勢1.異營生物→自營生物早期生物的演化趨勢原始生物的特徵1.構(gòu)造簡單-外覆簡單的細胞膜。不需要複雜的生理反應(yīng)，只有少數(shù)控制繁殖的基因2.異營生物-利用水域中高濃度的有機物。3.繁殖快速-演化初期缺乏競爭對手。4.突變率高-高能量的宇宙射線易導致突變。但也因此使原始生物的基因數(shù)目增加，增加生物多樣性。具有特殊基因進行代謝反應(yīng)者，其存活能力增加→基因與物種多樣性增加。原始生物的特徵1.構(gòu)造簡單-外覆簡單的細胞膜。不需要複雜的具目前發(fā)現(xiàn)最原始的生命化石是澳洲西部古老巖層中，距今35億年前的原始原核生物，在顯微鏡下成絲狀結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)生原核生物相似。原始微生物生長繁衍並層層堆疊，形成我們今日所見的疊層石化石。最原始的化石目前發(fā)現(xiàn)最原始的生命化石是澳洲西部古老巖最原始的化石異營生物→自營生物1.異營生物吸收有機養(yǎng)分，生長並繁殖。2.當有機物耗盡，能利用環(huán)境無機物合成有機物的生物存活率增加。3.自營生物需要酵素控制合成、分解作用，因此需要的基因較多，遺傳複雜度增加。4.自營生物-化學自營細菌、光合自營細菌、藻類、綠色植物…等相繼出現(xiàn)異營生物→自營生物1.異營生物吸收有機養(yǎng)分，生長並繁殖。無氧環(huán)境→有氧環(huán)境1.最早能產(chǎn)生氧氣的藍綠菌約在27億年前出現(xiàn)，

大氣中氧氣濃度升高，有利於氧化作用的進行（產(chǎn)生ATP較多），生物多樣性也因此增加。2.許多厭氧原核生物滅絕，生物開始行有氧呼吸

(現(xiàn)生生物多行有氧呼吸)3.高空形成臭氧層，阻擋紫外線的傷害，有利於

生物登上陸地生活。

無氧環(huán)境→有氧環(huán)境1.最早能產(chǎn)生氧氣的藍綠菌約在27億年原核生物(簡單)→真核生物(複雜)原核生物：約在35億年前出現(xiàn)無核仁及核膜、無膜狀胞器，細胞質(zhì)

中只有少數(shù)的基因(DNA或RNA)。

真核生物：約在21億年前出現(xiàn)

遺傳物質(zhì)由核膜包圍、有多種胞器

原核生物(簡單)→真核生物(複雜)原核生物：約在35億年1.細胞膜向內(nèi)摺疊形成的構(gòu)造：

核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高基氏體等。2.瑪格麗斯的內(nèi)共生假說