生物演化的過程

焦點1生物演化的過程生物演化的過程有機演化•卡內基訓練•卡內基訓練原始大氣沼氣氨氣氫氣硫化氫水蒸氣無氧氣•卡內基訓練原始大氣成分閃電,輻射線,高溫簡單有機物閃電,輻射線,高溫複雜有機物•卡內基訓練•卡內基訓練最原始生命(異營)細菌(原核,異營)藍綠藻(原核,自營)大氣出現氧氣有氧呼吸的生物焦點2模擬有機演化的實驗•卡內基訓練•卡內基訓練尤里,米勒福克斯原始大氣胺基酸放電加熱胺基酸蛋白質•卡內基訓練卡爾文原始大氣射線嘌呤,嘧啶胺基酸,醣類焦點3脊椎動物的演化•卡內基訓練脊椎動物的演化爬蟲類兩生類魚類哺乳類鳥類焦點4演化論的演進•卡內基訓練早期的演化思想1.過於主觀2.無周密理論系統3.缺乏證據•卡內基訓練中世紀以前神創說：上帝創造萬物各物種設計完美上帝賦予物種角色文藝復興之後不再受教會束縛科學家質疑神創說•卡內基訓練林奈比對生物標本發現物種會變個體間存有變異•卡內基訓練比較解剖學比對不同物種的相同器官ex.痕跡器官,同源器官•卡內基訓練•卡內基訓練拉馬克《動物哲學》用進廢退說：1.物種並非固定不變2.生物會修正器官適應環境變化•卡內基訓練拉馬克-用進廢退說3.常用器官發育變大不用的器官會退化4.性狀因環境而改變獲得新性狀可遺傳•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練1831小獵犬號加拉巴哥群島生物類似南美洲生物ex.雀鳥,大型陸龜•卡內基訓練1858英國倫敦林奈學會達爾文&華萊士共同發表有關物種形成的看法•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練達爾文根據生物的分佈,形態,行為,化石紀錄堆論演化的事實•卡內基訓練•卡內基訓練史本塞定名『天擇』：適者生存不適者淘汰焦點5達爾文的演化論•卡內基訓練達爾文-天擇說(自然淘汰說)1.古生物化石古生物物種不同於現存生物•卡內基訓練遺傳變異2.生物演化前須有遺傳變異a.個體間有個別差異b.部分特徵可遺傳•卡內基訓練生物潛能3.有繁殖潛能產生大量後代a.造成過度繁殖b.無法廣泛分佈•卡內基訓練生存競爭4.受限於食物,空間導致生存競爭a.淘汰老弱病殘b.最適合環境者才可生存,繁殖後代•卡內基訓練環境因子(天擇)5.環境因子影響個體存活適者生存,不適者淘汰•卡內基訓練6.生物演化長時間連續漸變7.生物有共同祖先•卡內基訓練8.演化過程：適者生存生存競爭過度繁殖遺傳變異生物演化必備條件1.可遺傳的變異2.天擇發揮作用天擇說的中心思想物競天擇適者生存•卡內基訓練達爾文的成功因素1.賴耳《地質學原理》2.馬爾薩斯《人口論》•卡內基訓練•卡內基訓練1.智利的內陸高地海洋貝殼化石2.阿根廷安帝斯山脈物種並非固定,隨時間而改變•卡內基訓練•卡內基訓練3.加拉巴哥的陸龜適應不同環境不同形狀,習性4.加拉巴哥的雀鳥•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練焦點6天擇•卡內基訓練同一區域不同微環境天擇同一物種分為不同表型•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練焦點7演化的模式•卡內基訓練演化的模式a.穩定型天擇b.方向型天擇c.分歧型天擇•卡內基訓練焦點8遺傳變異與演化•卡內基訓練改變生物演化1.突變2.基因流動3.基因漂變4.天擇•卡內基訓練大環境發生變化族群結構發生變化適應環境的特性存活率較高•卡內基訓練•卡內基訓練遺傳變異演化的基礎天擇決定演化的方向•卡內基訓練生物發生演化基因頻率改變環境穩定,無突變,無遷徙基因頻率不變•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練突變1.生物演化的基礎2.突變基因(隱性)大多是有害的3.突變的機率很小突變基因有利或有害須視生活環境而定•卡內基訓練遺傳再組合受精作用基因重組減數分裂1.同源染色體聯會2.非同源染色體組合•卡內基訓練•卡內基訓練焦點9新物種的形成•卡內基訓練種很大的族群單位分類的基本單位同族群可自由交配產生有生殖力的後代•卡內基訓練•卡內基訓練成種作用物種形成的先決條件生殖隔離生殖隔離的先決條件地理隔離•卡內基訓練新物種的形成形成新物種生殖隔離地理隔離遺傳變異•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練1.地理隔離2.棲所隔離3.行為隔離4.機械隔離5.遺傳隔離6.生殖隔離•卡內基訓練生殖隔離不同物種雜交：1.後代無生殖力2.形成異源多倍體•卡內基訓練•卡內基訓練輻射演化原始不同物種物種(物種歧異度增加)輻射演化•卡內基訓練•卡內基訓練焦點10生物演化的解剖學證據生物演化的解剖學證據同源器官痕跡器官•卡內基訓練同源器官胚胎發生來源相同構造相似適應環境外觀,功能差異大•卡內基訓練同源器官鯨豚鰭狀前肢蝙蝠翼馬前肢人前肢•卡內基訓練•卡內基訓練痕跡器官突變造成器官退化與用進廢退無關•卡內基訓練痕跡器官無翼鳥翼退化蛇四肢退化洞中,地底生物眼退化•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練人的痕跡器官盲腸,闌尾,體毛動耳肌,智齒尾椎肌,尾椎骨•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練同功器官胚胎發生來源不同構造不同適應環境功能相同•卡內基訓練同功器官鳥類的翼昆蟲的翅鼯鼠的飛膜均具飛翔功能焦點11生物演化的胚胎學證據•卡內基訓練血緣關係相近經歷相似的胚胎發生過程1.生物皆起源於單細胞2.皆由受精卵形成胚胎•卡內基訓練•卡內基訓練胚胎早期差異很小早期胚胎皆具有尾胚胎咽部鰓裂胚胎心臟一心房一心室•卡內基訓練胚胎發育後期適應環境產生差異ex.人類的尾消失鰓裂變為耳咽管•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練重演說赫克爾1866提出：胚胎發育過程是物種演化的縮影胚胎發生史重演種族發生史•卡內基訓練•卡內基訓練分類階層大的特徵先出現分類階層小的特徵後出現•卡內基訓練種族演化胚胎發生歷時較長費時較短省略,改變部分過程焦點12生物演化的地理學證據•卡內基訓練生物地理學研究各地生物分佈及地殼變動的關係了解特定生物的演化關係•卡內基訓練種源中心某種生物(某類生物)的物種起源中心只在某一時間,地區僅出現一次然後逐漸向外擴散•卡內基訓練種源中心人類非洲雉科鳥類亞洲鱷類南美洲•卡內基訓練種源中心等屬線(等科線)數據最高的中心•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練生物的分佈範圍黑猩猩,大猩猩,非洲象,獅子非洲紅毛猩猩東南亞熊貓,老虎亞洲•卡內基訓練生物的分佈範圍卵生哺乳類澳洲無翼鳥紐西蘭駱馬,羊駝,樹獺南美洲•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練澳洲有袋類,卵生哺乳類中生代與其他陸地分離新生代無胎盤動物競爭•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練單孔類生殖孔與泄殖腔同屬一個開口卵生哺乳類鴨嘴獸,針鼴•卡內基訓練•卡內基訓練島嶼生物源自相鄰大陸加拉巴哥群島鄰近南美洲西岸威德角群島鄰近非洲西岸長久地理隔離島嶼具獨特生物•卡內基訓練•卡內基訓練不連續分佈短吻鱷：中國長江流域,美國東南部木蘭科植物：亞洲東部,美國東部•卡內基訓練•卡內基訓練新生代初期,溫和亞洲與北美洲相連新生代末期,寒冷僅分佈於低緯度地區焦點13生物演化的分子生物學證據•卡內基訓練生物皆源自共同祖先1.核苷酸8種2.胺基酸20種3.醣類提供能源4.ATP直接供能5.細胞構造功能相似•卡內基訓練蛋白質比對比對特定酵素的胺基酸序列親緣關係愈近胺基酸差異愈小•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練DNA比對比對特定基因的氮鹼基序列親緣關係愈近鹽基序差異愈小•卡內基訓練粒線體DNA屬於母系遺傳分析粒線體DNA現代人源於非洲焦點14生物演化的化石證據(最有力的直接證據)•卡內基訓練化石古生物遺骸,生活痕跡僅代表極少部分古生物形成化石,發現化石機率很低=0.013%•卡內基訓練生物體的堅硬部分石化作用形成化石(多見於沉積岩)•卡內基訓練•卡內基訓練冰層中的化石不易被微生物分解ex.西伯利亞長毛象•卡內基訓練•卡內基訓練陸上生物的遺骸易被吞食,腐化,風化不易形成化石•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練火山灰,瀝青坑迅速掩埋覆蓋遺骸可形成化石•卡內基訓練•卡內基訓練化石年代的鑑定上層較新下層古老碳14法絕對年代鉀氬法鉛鈾法相對年代•卡內基訓練•卡內基訓練碳14法測定三萬年以內C14N14測定六萬年以內C14C12半衰期5730年半衰期5600年•卡內基訓練鉀氬法測定三萬~百萬年K40Ar40半衰期13億年•卡內基訓練鉛鈾法測定百萬年以上U238Pb206U235Pb207釷232鉛208銣87鍶87焦點16生物的演化前寒武紀原生代始生代•卡內基訓練始生代最古老的原核生物澳洲西岸淺海疊層石(35億年)成群的絲狀藍綠藻•卡內基訓練•卡內基訓練原生代15億年前開始出現真核生物25億年前大氣中開始有氧氣•卡內基訓練最古老的多細胞動物發現於澳洲南部伊的亞卡藍山生存於16億年前•卡內基訓練原生代7億年前動物的起源•卡內基訓練古生代二疊紀石炭紀泥盆紀志留紀奧陶紀寒武紀•卡內基訓練•卡內基訓練寒武紀(5.44億年前)藻類歧異三葉蟲繁盛無脊椎動物門起源•卡內基訓練寒武紀節肢動物代表三葉蟲軟體動物代表鸚鵡螺•卡內基訓練奧陶紀(5.05億年前)魚類,陸生植物出現無顎類脊椎動物開始海生藻類繁盛•卡內基訓練志留紀(4.38億年前)原始維管束植物,蛛形類出現無顎類脊椎動物歧異植物,節肢動物開始在陸地群聚•卡內基訓練泥盆紀(4.08億年前)出現裸子植物,兩生類,無翅昆蟲硬骨魚歧異化•卡內基訓練石炭紀(3.6億年前)原始爬蟲類出現兩棲類優勢廣闊維管束植物林首次出現種子植物•卡內基訓練•卡內基訓練石炭紀氣候炎熱潮濕巨大木賊,石松,樹蕨形成森林植物遺骸形成煤層•卡內基訓練二疊紀(2.86億年前)似哺乳類的爬蟲爬蟲類輻射演化現代昆蟲目起始大部分的海生無脊椎動物滅絕•卡內基訓練•卡內基訓練三疊紀(2.45億年前)恐龍類出現卵生哺乳類出現裸子植物優勢•卡內基訓練侏儸紀(2.08億年前)始祖鳥出現恐龍優勢裸子植物優勢•卡內基訓練•卡內基訓練•卡內基訓練恐龍三疊紀侏儸紀板龍劍龍翼龍異特龍黑瑞龍•卡內基訓練始祖鳥-侏儸紀鳥類特徵：羽毛,翅膀爬蟲類特徵：上下頜有齒,尾長,翅端有三指,指端有爪•卡內基訓練白堊紀(1.44億年前)被子植物興起恐龍,大部分生物滅絕於白堊紀末期•卡內基訓練新生代現代世更新世鮮新世中新世第三紀漸新世始新世古新世第四紀•卡內基訓練古新世(6500萬年前)靈長類出現哺乳類,鳥類,傳粉昆蟲輻射演化•卡內基訓練始新世(5700萬年前)種子植物優勢哺乳類和鳥類時代肇始•卡內基訓練漸新世(3400萬年前)單子葉植物興起靈長類演化哺乳動物目崛起•卡內基訓練中新世(2300萬年前)各形式哺乳類興起哺乳動物,種子植物持續輻射演化鮮新世(500萬年前)人類的人猿祖先出現•卡內基訓練更新世(180萬年前)冰河期人類出現許多植物,大型哺乳類長毛象滅絕•卡內基訓練•卡內基訓練現代世(1萬年前)智慧人時代人類開始紀錄歷史•卡內基訓練馬的演化現代馬200萬年前上新馬1300萬年前中新馬2500萬年前漸新馬3600萬年前始新馬6000萬年前•卡內基訓練•卡內基訓練