八生物的进化资料汇编Word文件下载.docx

1、看来，我们必须重新考虑生命的概念，因为任何教科书关于生命的定义都是：有高度组织，结构稳定，有适应环境能力，能自我复制。而黏土晶格模板也具有这些特征，黏土是不是具有生命呢？没有人能够回答。从无生命进化到有生命的慢长过程中，还有一大段未知领域。米勒的实验米勒是诺贝尔奖金获得者、著名化学家尤里（1893-1981）的研究生。米勒被奥巴林和尤里的学说所吸引，产生了这样一种设想，他认为如果模拟原始地球的还原性大气，再模仿当时经常出现的雷鸣闪电，很可能会产生氨基酸。米勒的实验是按如下方式进行的。米勒用水（H2O）、甲烷（CH4）、氨气（NH3）和氢气（H2）但是不包括氧气（O2）共同混合，他假定该混合物的

2、成分类似于原始大气（这一点并不确定），然后一起灌入到一个特殊的玻璃装置中，给瓶内混合物加热，使之不断沸腾，产生气体。气体经过一个装有两个电极的小室，室内连续产生火花，犹如大自然的闪电和火山爆发，然后经过冷却又变成液体回到原处。经过一个星期后，米勒使用纸套色版证明了瓶中现在含有几个氨基酸和一些其它有机物。在米勒实验之后的随后几年里，其它科学家改进了米勒的实验，也产生了一些新的发现。事实上，在实验中所有生命相关的小分子已经被产生了：所有蛋白质合成所需的氨基酸分子已经形成。所有核酸合成所需的嘌呤和嘧啶也已经形成。但是，核糖和核苷的非生命物质形成仍然有太多困难。但这些实验只解释了与生命体有联系的一些分

3、子结构的产生，还没有彻底解释这些分子最后是怎样互相结合并进行生命活动的。所以这个理论的一个难点就是聚合体生命自身的基本基体是怎样组装起来的。解决方法是，聚合体的水解限制了它所能达到的尺寸。非生命物质的有机合成产生了L和D对应体的混合。而L和D两种对应体又是互相限制的，它们之中任何一种都会限制另一种的聚合。（例如，D氨基酸的出现限制了L氨基酸的聚合（L氨基酸是在地球上合成蛋白质的基体）。）这产生了这样一个理论，该理论认为早期聚合体是在保护它们退化的固体矿物质表面组合起来的，并且实验室中的多核苷酸和多肽包含着在矿物质（如粘土）表面合成的50 个单元。虽然米勒的实验非常具有开创性，但米勒的实验也有很

4、多的疑点。例如所使用的能量大小，不同气体的配合等；虽然都产生了氨基酸、醣类等物质，但仍不能证明这就是生命的起源。因为他所假设的大气层不能证明是原始的大气层，所得的结果就是不确定的。米勒本身也承认他的实验与自然界生命起源相距仍很遥远。并且现代科学发现在火星上有氧气存在却没有生命，那么米勒假设大气层中没有氧气存在故没有生命之说就不成立，因此无法证明生命起源是由单细胞进化而来的。米勒实验的成功给了后来者极大的鼓舞，此后，世界各国科学家纷纷投身于寻找生命源头的研究中。1959年，德国科学家格罗特和维斯霍夫设计了一个用紫外线代替放电的实验，同样得到了氨基酸；1961年，美国的生物化学家奥洛把氰化物加入实

5、验混合物中，得到了很多种氨基酸及一些短链的肽，还制成了一种重要的生命物质瞟吟；1962年，奥洛又制成了核糖和脱氧核糖；1963年，美国人波南佩鲁马做了同米勒相似的实验，他用电子作能源，制成了腺瞟吟；接着，他又和同事们一起在紫外线的作用下，制成了腺膘吟校普。到了周世纪70年代，组成蛋白质的20种氨基酸已能够全部通过人工模拟自然条件的方法合成。奥巴林假说中关于生命起源的有机物产生阶段已多次为实验所证实，大的分歧出现在蛋白质与生命物质产生阶段。在奥巴林生命起源假说中，海水是不可或缺的，它被认为是生命的摇篮。奥巴林派坚持认为，如果没有原始海洋，有机物质难以储存聚集，最终形成有自我复制功能的生命单体。陆

6、地是生命的诞生之所（陆相起源派）奥巴林谱写的生命起源第一部曲虽然很顺利地得到了实验室的验证，可是合成氨基酸等小分子仅仅是生命起源的第一步，氨基酸、核苷酸等有机小分子怎样才能结合成蛋白质、核酸等大分子并进而形成细胞呢？奥巴林的假说碰到了重重困难。奥巴林假设生物大分子是在原始海洋中形成的，从单体形成大分子需要充足的能源，这个能源从哪里来？更困难的是由氨基酸合成蛋白质，每两个氨基酸分子就要脱去一个水分子，每个核糖和嘧啶等结合形成核酸，也得丢失水分子。而现在非但没有脱水剂的参与，而且是要在海水中进行脱水反应，这就像我们要在水里边把衣服拧干一样困难。虽然很多的科学家也意识到了这些问题，但是因为苦于跳不出

7、海水这个圈子，所以一直都没有新的进展出现。直到美国生物化学家福克斯为止，才出现转机。1960年，福克斯提出了另一种生命起源的假说类蛋白微球体假说。福克斯另辟蹊径，他绕开原始海洋，把生成蛋白质的舞台搬到陆地上。1960年，他提出了一种别具匠心的崭新的设想，那就是在原始地球的火山熔岩附近，高温会把水池中的水逐步蒸发掉，最后使氨基酸聚合成多肽或蛋白质。早期的地球温度很高，依靠热能就足以使简单的化合物形成复杂的化合物。这种设想能不能成立呢？福克斯选择了组成蛋白质的两种最主要的氨基酸：谷氨酸和天门冬氨酸，在160-200的条件下加热1-6小时，结果真的得到了分子量为5000-20000的大分子共聚物。他

8、又乘胜追击，扩大战果，用18种氨基酸，在无水条件加热至150-170，经过3个小时，也得到了这种具有长链的高分子聚合物。如果在反应中加入磷酸化合物，合成将更快。这种高分子聚合物的性质与蛋白质非常相似，它也有肽键结构，消化酶能无例外的把它们水解氨基酸，细菌也能把它们当做食物，而且还类似蛋白质的催化功能，只是没有蛋白质的功能那么专一、高效，福克斯把它称作类蛋白。更加有趣的是，福克斯发现当把类蛋白放到稀盐酸溶液中加热溶解，等冷却后，类蛋白会缩到一起，形成无数类似细胞样的球状小体。福克斯把它称作类蛋白微球体。后来进一步又发现，类蛋白微球体非常容易形成，只要把类蛋白水溶液从25降到0即可得到。类蛋白微球

9、体可以用像收集细菌那样的离心办法加以收集，它们的结构与细菌类似，简直可以达到以假乱真的地步。微球体也有双层结构的外膜，借以和水分开。与细菌一样，它们在高渗盐溶液中发生收缩，在低渗盐溶液中发生膨胀。它们也营养价值，可以让细菌填饱肚子。更奇特的是，这种微球体还会长芽，芽长大后受到刺激可以脱落下来，在饱和类蛋白溶液中又长成新的微球体。在一定压力下微球体还可以分裂。福克斯提出，在原始地球上，当类蛋白在热地区合成以后，随着雨水冲刷，它们进入原始水域，在那里进一步聚合成类蛋白微球体，形成原始的生命。福克斯的类蛋白微球体假说否定了生命发生对原始海洋的依赖，因而被称为“陆相起源派”。虽然福克斯把类蛋白微球体作

10、为原始生命模型，受到了科学界的广泛重视和赞赏，但是也有人提出质疑，他们认为在原始地球上产生类蛋白的原始热地区虽然存在，但毕竟显得比较孤立，而生命是在广泛区域内普遍发生的事件。另外，福克斯对核酸和蛋白质关系还解释得不够清晰。最后类蛋白微球体毕竟还不是活的生命，生命究竟是如何由死变活的，还没有得到确切的实验证据。看来，要真正解决生命起源问题，人类还有漫长的路要走。生命起源三部曲1922年，年轻的苏联生化学家奥巴林（1895-1980）根据地球和太阳系形成的最新研究资料，提出了生命起源的假说，两年后，他又写在了生命起源的小册子，指出：生命起源不是某些幸运机遇的结果而是物质进化的必然阶段。在生物进化之

11、前还存在一个化学进化阶段。可惜由于语言不通，奥巴林的学说当时并未引起世界上的重视。1936年，奥巴林进一步丰富和发展了他的观点，出版了地球上生命起源一书。不久，该书在英国、美国都有了英译本，奥巴林关于地球上生命起源的假说，才在国际上引起反响。奥巴林把生命起源的历史分为三个阶段：第一步，从无机物生成有机小分子；第二步，从有机小分子形成氨基酸、蛋白质、核酸等高分子聚合物；第三步，形成具有新陈代谢、能够自我复制的原始生命体，最终产生细胞。我们就来看看奥巴林为我们描绘的生命起源的三步曲吧。在刚刚形成的原始地球上，大自然进行着惊心动魄、威武雄壮的活动。天空中雷鸣闪电，地面上火山爆发，喷出大量气体和熔岩，

12、太阳发出的强烈紫外线，来自宇宙空间的射线无遮无拦地射向地面，它们结合起来向原始大气进攻。原始大气主要是由甲烷、氨、氢、二氧化碳、一氧化碳、水等组成的还原性大气，这种大气生成了甲醛与氰化氢等醛、醇、酸等有机小分子。随着地球的冷却，水蒸汽凝结成雨点，大雨磅礴而降，形成原始海洋，大气中各种不同有机物被雨水冲刷下来，落进原始海洋中，成为所谓的热稀释汤，这就是奥巴林谱写的生命起源的第一部曲。生命起源的第二个阶段主要发生在原始海洋中，这是一个非常漫长的过程。降到水中的有机物数量非常丰富，浓度可达1%，就像大自然厨师烹调的一锅原始营养汤。水中含有的无机物，能催化各种碳氢化合物的变化，并参与反应成为有机物的组

13、成部分。这些简单的有机物通过各种化学反应，形成氨基酸、糖、核苷酸直到蛋白质和核酸等复杂的化合物。具有新陈代谢的多分子体系的产生是生命起源中最关键的一个阶段。由非生物变成原始生命是一个质的变化，也是生命起源中最难回答也最引人注目的问题。奥巴林根据胶体在水中凝聚成团聚体的现象，提出在原始营养汤中，多肽、多核苷酸和蛋白质等大分子会凝聚成团聚体，这些浸在盐类和有机物中的团聚体可以和外界环境不断进行物质能量的变换，通过自然选择，新陈代谢的催化设备日臻完善，核苷酸和多肽之间的密码关系逐步确立，最后由量的积累发生质的飞跃，终于诞生了生命。奥巴林曾用组蛋白和多核苷酸制成了团聚体。奥巴林把生命的发生看成是自然界

14、长期进化的结果，并首次从整体上建立生命在地球上发生的科学理论，因此被誉为研究生命起源的先驱。英国学者霍尔丹在1929年也独立发表了类似的见解，认为原始的大气中没有氧，直射下来的强烈紫外线作用于水、二氧化碳、氨的混合物，形成许多有机化合物，最后导致生命的产生。也有人把他们的理论称为奥巴林-霍尔丹生命发展学说。以色列科学家提出生命起源新假说据新华社报道，以色列魏茨曼科学研究所人类基因中心兰森特研究组，最近提出生命起源于脂类分子的新假说。曾有假说认为，简单分子在阳光照射等作用下越变越大，并越来越复杂，最后形成了具有自我复制能力的分子，生命在地球上就这样诞生了。科学家一般认为，最早形成的这种自我复制分

15、子是蛋白质或RNA（核糖核酸）分子，生命信息是由蛋白质链或RNA链上特定分子的排列顺序来记录的。地球生命起源太空我们是外星人?2001年08月14日 南方周末 乔阿光英国加地夫大学的科学家最近宣布，他们发现了地外生命存在的直接证据，并认为这一发现支持了地球生命起源于太空的独特理论。目前，不少科学家已把它作为地球生命起源的一种可能来对待，而以前人们就连它是一种假说都不肯承认。地外生命存在于41公里的高空？2001年7月29日，英国加地夫大学的天文学家钱德拉维克拉马辛教授宣布，他们发现了地外生命存在的直接证据在地球高层大气里的地外细菌。电子显微镜图像显示，它们是像珊瑚虫一样的物质，大小在5到15微

16、米之间。维克拉马辛教授是在美国圣地亚哥举行的一次天文生物会议上宣布这一消息的。这些细菌是2001年1月由印度科学家利用高空气球上的冷冻取样器收集到的。这个高空气球飞到了离地面41公里的高空，比美国宇航局的同类气球高两倍。细菌取自平流层上部，在对流层（最低的大气层）和同温层之间。部分样品送交英国加地夫大学的微生物教授戴维劳埃德领导的研究小组分析。气球上保存样品的器具处于无菌环境中，这样可以防止遭到污染。加地夫大学是英国的第一个天文生物中心，该中心把天文学和生物学的研究结合在一起，对宇宙和行星上可能出现的生命进行研究。加地夫大学的研究人员使用只有活细胞才能吸收的荧光花青染料进行检测，并根据它们从太

17、空落下的不同高度的分布情况进行了分析。他们估计，每天有多达三分之一吨的这种生物下雨似的落到地球上。他们认为，虽然这种来自太空的微生物，与地球上的细菌很相像，但它们不可能来自地球。因为这种活细胞存在于离地面41公里的高处，大大高于当地的对流层上限（16公里），那儿没有来自地面的空气。假如它们来自地球，则必须发生某些能把这些细菌带到离地面40公里高处的非常事件，但他们现在没有找到这样的事件，因此这些细菌更像是从外星球来的。这可能是在其他行星上存在生命的第一个标志。许多人虽然没有直接反对，却对这些“地外”生命持怀疑态度。他们对英国科学家认为不可能来自地球的说法提出质疑，因为并没有确切证据表明，细菌在

18、大气中不能向上移动，所以不可能跑到对流层上限之上的观点是值得怀疑的尽管人们希望它是正确的。这些“地外”生命也许不过是普通的地球细菌而已，只是我们不知道它们是如何跑到这么高的地方的。加地夫大学的维克拉马辛教授确信这是来自地外的生命，认为它们支持了他本人创立的有争议的生命起源理论胚种论，该理论认为生命可能以细菌或孢子的形式从太空来到地球。为了使这一奇特的理论获得承认，维克拉马辛已经与同行们争论了20多年。孤独的生命起源理论地球上的生命来自何处？长期以来，大多数科学家认为生命应该来自地球本身。但维克拉马辛早在1974年就提出，星际空间和彗星里的灰尘大部分是有机的，并进一步提出了星际胚种论，认为地球上

19、的生命来自太空，尤其是彗星。就目前所知，彗星是太阳系里极少数有水的物体之一。生命的种子微生物完全有可能在其中生存。尤其是不少实验表明，生命十分顽强，能在极端严酷的环境里生存，完全有可能经受艰苦的太空旅行来到地球。更不用说，最近地质学的证据表明生命在地球上存在已超过36亿年，那时地球还处于被彗星和流星撞击的时期。维克拉马辛认为，并不是所有的星际空间的微生物都能存活，但只要有一点点留在太阳系里，在到达行星后，以胚种论的观点，生命就足以在新的地方从这一点点开始。他认为地球生命的产生步骤如下：1、生命开始于包括所有恒星周围的所有彗星资源在内的宇宙中。2、生命一旦开始，其耐久性就能确保它们的永生。它们在

20、温暖的有水的彗星内部存活，并不断繁殖。在星球之间的太空空间里零散地存在着彗星的碎片，其中一些就含有生命的种子。3、在38亿年前，从我们太阳系的奥尔特彗星云来到地球的彗星带来了进入地球的第一批生命。4、不断到达的彗星细菌导致地球生命的演化，现在这些细菌还在不断到达。目前，不少科学家已把星际胚种论作为地球生命起源的一种可能来对待，而以前人们连它是一种假说都不肯承认。奥巴林的团聚体模式大分子的胶体溶液在一定条件下能发生团聚现象。苏联的奥巴林和他的研究小组从20世纪30年代开始就详细研究了某些蛋白质胶体形成的团聚体，发现它们具有许多有趣的类似细胞的特征。奥巴林把这种团聚体视为前细胞的生命模型。当混合两

21、种蛋白质胶体（例如明胶和阿拉伯胶）或一种蛋白质，一种多肽溶液，在一定的ph条件下，溶液发生混浊，无数的团聚体形成于溶液中。团聚体最有趣的特征是能通过它的外膜而选择性的吸收周围的物质。例如它们能吸收氨基酸、催化剂、酶等。当把反应物和酶一起放在溶液中，团聚体吸收了它们并且在团聚体内部发生酶促反应。例如将糖和酶导入团聚体，可以在团聚体内部形成淀粉。还可以在团聚体内部诱发核苷酸合成以及聚核苷酸分解等复杂的生物化学反应。奥巴林等认为，在早期地球表面的含有有机物和小水池（有机汤）中会产生这种类似团聚体的前细胞生命结构，由它们再演化到真正的细胞。但是奥巴林的假说有两个主要问题。一是团聚体形成需要有蛋白质的存

22、在，那么在原始地球上，具有复杂分子结构的蛋白质是怎样形成的这一问题尚未解决。二是团聚体形成需要在极浓的有机物溶液中，而地球上稀薄的有机汤如何浓缩到能形成团聚体呢？有人补充说，小水池在火山附近高温影响下会蒸发，从而使浓缩。但有人反驳说，由于蒸发，盐的浓度比有机物的浓度升高得更厉害。 初中和高中的知识，能反映生物进化的内容：原核细胞真核细胞；单细胞生物多细胞生物；原始绿藻蕨类植物种子植物；无脊椎动物脊椎动物；原始鱼类原始两栖类原始爬行类原始的鸟类和哺乳类；森林古猿现代类人孩和人类；细胞内消化细胞外消化；分散神经系统集中神经系统；鳃呼吸肺呼吸；无氧呼吸有氧呼吸；无性生殖有性生殖；心脏两腔三腔四腔；单

23、循环路线双循环路线等等。生理学研究提供的进化证据：生理学研究提供的进化证据主要是血清的鉴别。例如，用狗的血清注射到家兔的血液内，家兔会产生抗体，用这种具有抗体的血液制成的血清称为抗血清。再把家兔的抗血清分别与狗、狼、狐、牛的血清混合，结果发现狗的血清发生的沉淀最多，狼的血清沉淀少一些，狐的血清沉淀更少一些，而牛的血清没有发生沉淀。这说明家兔抗血清中的抗体与几种动物血清发生了作用，狗和狼的血清沉淀多，说明它的血清蛋白的结构和性质相似，则亲缘关系很近；狗与孤和牛相比，则血清蛋白的差别就较大，其亲缘关系较远。人100%长臂猿79%狐猴37%黑猩猩97%狒狒75%刺猬17%大猩猩92%蛛猴58%猪8%

24、再如，把人的血清作为抗原注入家兔体内，分离出抗血清，再用家兔的抗血清检验人、黑猩猩、佛狒和猪等动物的血清，得到的结果见上表（表中的百分数表示沉淀的多少）。根据表中的百分数就可以得知，动物亲缘关系越近，沉淀量就越大，反之，沉淀量就越小。生物化学研究提供的进化证据：通过生物化学的分析可知，构成各种类型生物的化学元素是一样的；构成蛋白质的20种氨基酸是一样的；构成DNA的四种脱氧核糖核旮酸和构成RNA的四种核糖核普酸是一样的；所有的遗传物质和遗传密码是一样的；各种生命活动中的高能化合物ATP是一样的；各种生物体内的糖酵解过程都是相似的，等等。这些分析表明，各种生物的结构和基本生命活动方面的高度一致性

25、，证明一切生物具有共同起源。还有一些证据，如分析不同物种的同一种蛋白质的氨基酸组成，可以看出各种生物之间的亲缘关系（分析细胞色素C的实例见“教学参考书”）。遗传学研究提供的进化证据：遗传学研究表明，亲缘关系相近的生物之间染色体的结构具有相似性，这可以成为生物进化的证据之一。另外，相似种的染色体数目常常相近，如人的体细胞中有46条染色体，猩猩和黑猩猩的体细胞中都有48条染色体。在高等植物中，染色体的多倍化，可形成具有亲缘关系的类群。例如，小麦的染色体基数为7，而单粒小麦、二粒小麦和普通小麦体细胞中的染色体数分别是14、28和42，这三种杂色体核型形成了一个系统，说明它们之间的亲缘关系。对于细胞减

26、数分裂中染色体配对联会的研究，也可以说明近亲种间的亲缘关系。例如，将两种果蝇杂交，观察杂种的染色体，可以发现在减数分裂第1次分裂的联会时期，有的部分是可以配对的，有的部分不能配对。能配对的部分说明具有相同的遗传物质、相同的基因序列。能配对的部分越多说明杂交的两个亲本的亲缘关系越近。目前，科学家已经把许多种果蝇进行杂交来鉴定它们之间的亲缘关系。有的科学家也开始从核酸结构上的差异来鉴别物种的亲缘关系。测定核酸结构上的差异，最普遍的方法是测定不同生物DNA分子中所含胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）两种碱基的比例，看其差异的大小，如下表所示的差异，可以看出灵长目的一些动物与人的亲缘关系。用于比较的DNA核苷

27、酸差异（%）用于比较DNA人黑猩猩25人猕猴93人长臂猿51人郑尾猴158人青 猴90人非洲狐猴420生物地理学研究提供的进化证据：地球上生物的地理分布及其比较，以及结合古代生物的地理分布，能说明生物的进化。澳大利亚和新西兰为什么极少真兽类，而多是有袋类和单孔类？最为合理的解释是，在真兽类出现以前，澳洲就脱离了大陆，因而极少真兽类，维持在原始哺乳动物的水平；当大陆上真兽类出现后，又由于地理的隔离，无法进入澳洲。达尔文曾经描述过的加拉巴哥斯群岛上有14种地雀的形成，也是很好的例证。我国台湾省、海南省的动物，基本上都是我国大陆的类型，如台湾的白冠长尾雉、海南的黑长臂猿等，都与大陆类型相似，但又有特

28、殊的动物如台湾猴、海南坡鹿等。寒武纪生命大爆炸 大约56亿年前，在地球学家称为寒武纪的开始之时，绝大多数无脊椎动物在几百万年的很短时间内出现了。起先是寒武纪初小壳化石的爆发性发展，继之被大型带壳动物取代。是什么原因使得早期寒武纪世界能够激发这样的生命“爆发”？长期以来这是古生物学研究中的一大难题。古生物学家为此做出大量的努力， 或许是因为大气中积累了足够的有利于呼吸作用的氧；全球环境变化有利于后生动物的生存；海洋化学物质的变化积累了大量的磷酸盐，使得软体动物有可能演化出保护性的骨骼；生态学理论及其相互捕食关系的理论对此也作出了解释。生物大绝灭 自从古生物学出现后，人类就认识到曾有过大规模的生物绝灭现象。多细胞生物在6亿年的历史进程中，共经历了五次主要的大规模绝灭事件。在所有大绝灭事件中，规模最大的一次发生在二叠纪末，最引人注目的是白垩纪末恐龙的绝灭。在过去6亿年间的几次大规模绝灭中，二叠纪末2.25亿年前）的绝灭事件是规模最大的一次。它造成了海洋中95%以上的物种的绝灭，形成了地质历史上最严重的“生物危机”。在这次事件中存在2个事实：第一，二叠纪末的绝灭的主要是海洋生物，而那一时期的陆生植物与脊椎动物未受太大影响；第二，化石记录主要保存的是浅水海洋生物，而很少有生活在海洋深处的生物化石。研究者意识到浅海区域是一个关键，开始检验