5 生命史 III 生命世界的兴起PPT.ppt

四、一些生物的出现与消失 在地球历史中，每一纪都发生过某些特定生物类群的繁荣或者灭绝。 寒武纪的大爆发 二叠纪大灭绝 白垩纪的大灭绝 1、多细胞动物的起源——寒武纪大爆发 人们一直认为多细胞动物的起源发生在5亿4300万年前的寒武纪，短时间内出现了大多数的带骨架的动物门类的化石。 ——可能的假象：发现了很多新的化石，是因为这些动物都有骨骼，但它们的那些软体祖先的化石却没有。 早寒武纪生物门类的大爆发的部分原因很可能是大量已有的软体类型动物形成了骨架。 什么原因导致这么多不相关的动物门一下子都形成了骨架? （1）由于地球的大气(如氧含量增加)和海水的化学构成发生了变化 （2）由于进化出了高效率的掠食者(需要由外骨架来进行保护)。 这一新的结构类型（门类）大爆发时期很快又结束了。 在前寒武纪后期和寒武纪早期总共产生出了70～80种不同的结构类型（身体构型），但是在这之后的时期内没有产生新的类型。 所有现存的动物门(约35个)是在寒武纪早期的1000万年内产生，如何解释在这种短时间的结构创新爆发? 原因之一：化石记录的假象 分子证据证明了动物门的起源比化石记录显示的时期要早很多。 如：腔肠动物和海绵动物产生的时间约为8亿年，原口动物与后口动物分离6.7亿年,脊索动物与棘皮动物分离6亿年。 在整个前寒武纪时期，丰富的原生生物多样性产生出多细胞后裔，这些后裔的某些生物又产生出植物、真菌和动物。 但是多细胞动物个头很小，身体柔软，这样的动物无法石化，个体太小，无法在地层中留下痕迹。 原因之二：进化速度太快 早期后生动物的基因型可能不像它们后代那样受到调节基因的严格限制，发育制约模式松散，导致早期进化速度太快。 寒武纪早期之后，基因组的整合对于发育制约加强。棘皮动物、节肢动物和脊索动物以及植物中被子植物内，发育制约疏松，允许大的创新发生。 2、对性状的正确评价 分类是否合理很大程度上依赖于其对分类所依据性状的评价。 例：居维叶将腔肠动物和棘皮动物并入到放射动物群。 但是它们在其他几乎所有性状方面都不一样，棘皮动物的放射对称是由于基本两侧对称的身体构型发生趋同进化导致的。 分节现象是一些动物门，尤其是环节动物、节肢动物和脊椎动物的特征。但是许多证据表明这一特征在上述三个类群中是相互独立起源的。所以对于不同类群中相似性，一定要检查它们之间的同源性，确定是否是为趋同进化。 在两个无关的类别各自失去同一性状时也会产生相似的趋同。如：软体动物、蜢虫和须腕动物等没有体节的类群很有可能来源于有体节的动物。 3、平行演化 平行演化是不同的后裔从共同祖先那里独自获得了相同的性状。在平行演化的情况中，后裔所共同拥有的祖先基因型分别独自进化出一样的表现型。 例1：澳大利亚真兽动物群 例2：东非坦甘伊加湖6种丽科鱼谱系的相同特化进食器官的平行进化。 根据平行演化也许可以解释为什么一些白垩纪后期双足恐龙的骨盆和腿与双足鸟类的骨盆和腿这么相似。 这种诠释与推测三叠纪时鸟类从槽生齿古龙演化出来非常吻合，槽生齿古龙也是恐龙的祖先，因此具有相似的基因型，并且形态进化趋势相同。 4、种系系列 尽管化石是经常“缺页”的档案，但是1859年以后，化石记录已经得到了极大的改善。在很多情况下，可以一步一步证明一个物种变成另一个衍生物种的渐进变化，甚至可以证明从一个属逐渐衍生出另一个属。 例1：兽孔目爬行动物通过犬齿类衍生出哺乳动物的渐变过程。这一个谱系中的某些犬齿类属已经有了一些哺乳动物的性状，可以划归为哺乳动物。 例2：现代马的进化 例3：从中齿类有蹄动物到它们的后裔——鲸的演化。 最早的单细胞真核生物(原生生物和藻类)化石的地质年代大约为17亿年，从17亿年前到9亿年前的这段时间，真核生物的多样性似乎一直保持在较低的水平，多样性之后却迅速提高，在寒武纪出现了原生生物微化石的大爆发。 多细胞体 在进化过程中曾多次产生过多细胞体。 走向多细胞体的第一步似乎是躯体尺寸的增加，在单细胞原生生物、藻类和真菌中均被发现。这通常导致了这些聚合细胞体功能的分化，最终产生出真正的多细胞体。 注意：原生生物和多细胞体之间的界限是不明确的。 长期以来人们一直将原生生物界定为单细胞真核生物。 一些主要是由单细胞物种构成的分类群，比如褐藻(褐藻门)和红藻(红藻门)，也含有一些多细胞的物种。 如巨藻 Maerocystis 长达100米，却属于一个原生生物科。 在一些基本的单细胞分类群中普遍存在着一些多细胞体。即使是细菌有时也聚合成大的细胞聚集体。 在植物界(后生植物)、真菌界和动物界(后生动物)中多细胞体现象最为普遍。旧的分类方法划分出单细胞的植物 (藻类)、真菌和动物(原生动物)，但是现在已将这些单细胞生物都归入到原生生物中。所以原生生物是一个庞大的集合。 三