❶ 生物在进化的过程中经历了怎样的环境变化
现代地球表面环境系由大气圈、水圈、土壤—岩石圈和生物圈所构成,是地球形成后在经历了漫长的演化历程中渐次发生、发展起来的。一般认为,地球最初是由宇宙中的气体尘埃凝聚并加上对陨石的吸积形成的。地球早期曾经受了地外物体频繁、猛烈的撞击。刚形成的地球经历了原子演化的历程,内部大量的放射性物质不断裂变,放出巨大的能量,加上陨星对地面的猛烈撞击所造成的巨大热效应,很快就发生了地球的分异作用,并导致强烈的地壳、火山活动。禁锢在地球内部的挥发性物质不断地喷发出来,形成了主要成分为水、二氧化碳、一氧化碳、氢气、氨、氮气、二氧化硫等的还原性大气。同时地下的结构水也不断地随气体的喷发而被搬出来,于低洼处形成了原始海洋。大气的形成是地球演化中的一项重要内容。现代研究表明,80~85%的大气是在地球形成早期集中形成的;其余的则是在以后漫长岁月中逐步形成的。大气中最初没有氧气,所以也不可能形成臭氧层,所以造成各种宇宙射线,以及太阳辐射中的紫外线直射地面。这些能量对当时的还原性大气中各成分间的化学反应,起着十分重要的作用,使之合成了多种结构简单的小分子有机物:数种氨基酸、嘌呤、嘧啶、核苷等。科学家们曾模拟原始大气成分,采用放电、紫外线、各种射线和热能,都能成功地合成多种氨基酸。在20世纪50年代初,在一块坠于澳大利亚Murchison附近的陨石中,分析出含有米勒已证明过的许多相同的氨基酸和大致相同的相对数量值。这些小分子有机物在原始海洋中汇聚,成为产生生命的基础材料,再经漫长的历程,逐渐形成了生命的前体。奥巴林指出:“前细胞结构是在原始海洋中经过比较简单的非生物途径起源的,由有机物组织起来的一种生成物,是导致生命体系诞生的出发点。这种生成物在空间结构方面必然朝着结构复杂化和完善化的方向进化”。
现已发现的最古老的生物化石是原始的藻菌类,其年代大约在35亿年前。它们在无氧条件下进行异养生活,以原始海洋中的有机物为养料,依靠发酵的方式获取能量。这些原始的生物体不断地发展变化,约在27亿年前,出现了含有叶绿素,能进行光合作用,属于自养生活的原始藻类,如燧石藻、蓝绿藻等。这些藻类进行光合作用所释放的氧,进入大气后开始改变大气的成分。大气中游离氧的出现并逐步达到一定的浓度比例。这是地球环境演化史上一次重大的发展,整个过程约在18~22亿年前完成。
❷ ·生物演化与地球环境变迁有什么关系
生物进化实际上就是不断创造,从生命早期的单细胞生物,到目前最复杂的人,这种天壤之别,只有创造才能将其实现.只要看看生物多样性,这一生物进化的成果,就可以领略生物进化的启示.根据今天地球上生物多样性的分布情况,我们同样可以发现能量、多样性、适应性这三个关键因子在起主要作用.
(1)能量.随着纬度的降低,温度越来越高,能量越来越充沛,生物多样性也在增加,从寒带、温带、暖温带、亚热带、热带,生物多样性是逐渐增加的,其中热带雨林的生物多样性最高[19],这充分体现了能量是复杂系统创造力动力的作用、
(2)多样性.多样性是复杂系统创造力的条件.生物进化史,就是一幅生物圈这一复杂系统展示其非凡创造力的画卷.纵观生物进化历程,可以发现有几个趋势值得关注.第一,生物个体结构复杂性和多样性增长的趋势.第二,从时间顺序上看,生物圈的创造力不是匀速的,而是呈加速度方式发展,具体体现在两个方面,一是具有复杂结构的生物类群在生命史上出现较晚,生物结构越复杂,进化出现的时间越晚;二是生物多样性在生命史早期较为单调,越到晚期越丰富.
这说明生命简单的时候,多样性不高,创造力不强,而当多样性逐渐发展积累到一定程度时,复杂性和多样性会以爆发的形式出现,创造力极大增加.
(3)适应性.对于一个系统而言,适应则生存,不适应则消失或被改变.因此,达尔文将“自然选择,适者生存”作为动物进化的动力.在人类社会中,民族也好,个体也好,越适应自然环境和社会,生存同样才越容易.可是,如果自然进化的动力真是“适者生存”的话,就不可能进化出人类.因为,人类在早期既没有尖爪利齿攻击猎物,又无厚皮硬壳防护自身,也不像马和鹿那样擅长奔跑,根本不是很多猛兽的对手.而真正适应环境的是细菌和一些低等植物,它们才应该是自然选择的对象,因为它们具有适应各种难以想象恶劣环境的能力,这是人类所无法相比拟的.可是进化的结果却恰恰选择了人,人成为地球的主宰.
可见,当一个物种完全适应某一个环境,或者说不管环境如何变化,这个物种都能完全适应的时候,那么,这个物种就没有必要产生重大变异来适应环境,这就是变形虫几十亿年来,不管地球环境如何变化,其形状基本不变的原因.但是人则不行,因为人很不适应环境,正是因为不适应,人类才加速改变,不断创造.
从创造的角度来说,系统越适应,创造力越低.相反,系统对环境不适应,就能造成一种促进变化的压力,系统变异会越多,创造力就越强,恰恰是不适应引发了创造.
综上所述,可以得出这样一个启示,一个复杂系统的创造力与其所具有的能量和多样性成正比,与其适应性成反比.
❸ 生物进化过程 环境经历了怎样的环境变化
经历了由水生到陆生的一种环境的总体趋势.在远古时代,地球上最初的生物诞生在原始海中,但由于环境的变迁,许多生物都从水中进化到岸上来了.但也有像鲸这样的动物:从岸上进化到了水里,但这只是少数.
❹ 生物的进化与环境的变化有什么关系
遗传物质的变异是进化的内因,环境对遗传物质的变异起到诱发与筛选的作用,进化后的生物对环境又有反作用。
具体:
1 遗传物质的变异是进化的内因
自然界存在数亿种生物,它们形态各异,种类纷繁,生物的多样性,主要就是遗传物质不同造成的。同一物种遗传物质的相对稳定性保证了该物种的稳定性和连续性。而遗传物质的变异为生物进化提供了可能性。
起源和灭绝也都是生物不适应环境,被环境所淘汰的结果.
其实它们和进化是一回事,只不过是结果不同.
达尔文:适者生存,不适者就会被淘汰
《进化论》 明白了吗
不明白找我!OK?
❺ 生物的进化与环境的变化有什么关系
生物的突变是随机的,无方向的。而环境选择适合环境变化的突变型,进而表现出适应环境的形状得以保存!所以适者生存
❻ 生命的起源,生物的进化,生物的灭绝与环境的关系
遗传物质的变异是进化的内因,环境对遗传物质的变异起到诱发与筛选的作用,进化后的生物对环境又有反作用。
具体:
1 遗传物质的变异是进化的内因
自然界存在数亿种生物,它们形态各异,种类纷繁,生物的多样性,主要就是遗传物质不同造成的。同一物种遗传物质的相对稳定性保证了该物种的稳定性和连续性。而遗传物质的变异为生物进化提供了可能性。
1.1 基因突变和染色体畸变
中性学说在对生物大分子的量化分析后认为,基因随时会产生大量的中性突变。对于编码蛋白质的结构基因而言,当三联体密码中的 1 个核苷酸(尤其是第 3 位)发生置换往往不会使氨基酸类型发生改变。蛋白质的保守性替换又指出,即使改变了个别氨基酸残基,但该残基是在可变区域内这种变化也并不影响生命体的生存价值。此外,结构基因只是整体 DNA 序列中的小部分,还有大量不编码蛋白质的序列,如调节基因、重复序列、内含子、假基因和退化基因等。由此,木村资生( Motto.Kimura )等人结论生物进化在分子水平上起主导因素的是那些对生物生存即不有利,又无害的“中性”基因。但如何界定“绝对”的中性突变,仍然是一个复杂的问题。调节基因、内含子、重复基因、假基因等非编码蛋白质基因虽然不直接指导蛋白质的合成,但它们与各种环境因素相结合通过调节转录,翻译的过程来发挥作用。有研究表明:由猿到人的变化,主要是调节基因的变化,不是结构基因的变化 [1] 。许多实验证据也支持了 Gilbert 提出的关于内含子功能的假说,认为结构基因是通过内含子序列之间的重组,将外显子聚集在一起而产生的,即内含子是原初基因重新组合过程的残留物。此外,就目前人们的认识来看,内含子还具有影响基因的表达调控;调控 RNA 的剪接;编码特定的蛋白质;保护基因家族等功能 [2] 。同属于重复基因的 rRNA 和 tRNA 在蛋白质翻译中也具有各自的功能。假基因可通过接受邻近功能基因的片段或者由于功能基因移动而获得功能。假基因与功能基因之间发生外显子交换的例证已在小鼠 ψ a3 中有所发现 [3] 。一些单个核苷酸被置换后,也许不能改变氨基酸的类型,但它通过化学键对邻近核苷酸的作用是不容忽视的。它能改变邻近核苷酸的置换率。因此,我认为将一些基因突变定义为绝对中性是欠妥当的。
染色体畸变包括染色体结构和数目的变化,它与基因突变一样在进化中占有重要的位置。染色体畸变牵涉到 DNA 分子上较大范围内的变化,影响基因间的连锁和交换,改变基因表达的方式,产生生殖隔离机制,加速物种分化的过程等。
1.2 基因重组
病毒的进化很难用渐进突变累积来解释,病毒与宿主或其它病毒之间的基因重组引起的飞跃式突变起了很大的作用 [4] 。事实上,在微生物间由于转化、接合和转导引起的基因重组发生的频率比基因突变高达一万倍 [5] 。由此可见,基因重组是病毒及微生物进化的一种主要方式。对于高等生物来说通过食物摄入,有性生殖,微生物介导也能获得外源核酸,为基因重组提供必须的物质要素。张光明等人 [6] 提出微生物能有效介导基因重组,从原核生物到真核生物中广泛存在的转座作用可能是微生物介导的基因重组的一种重要方式。微生物先感染一种生物,携带上该种生物的遗传物质,再感染另一种生物,将所携带的遗传物质转移到另一种生物的基因组中。因为另一种生物本身已具有完善稳定的遗传机制,这种基因重组获得表达并固定下来的机率并不是很大,但不可否认基因重组在生物进化中起着重要作用。
2 环境对遗传物质变异的诱发与筛选作用
从生态学的角度来说,任何生物都生存在总体稳定又时时处于变化之中的生态环境中,与环境存在物质、能量、信息的交流。环境是生物进化的外因,它诱导遗传物质发生变异,又对其进行筛选,经过时间的积累达到生物的进化。这里指的环境包括生物环境和非生物环境,宏观环境和微观环境是指所有对研究主体有影响的外界因素。
2.1 环境诱发遗传物质变异
就化学环境而言,生物体从环境中摄入各种物质,经分解、吸收作用后,送入细胞中,这些物质中的某些化学成分与元素可能会与遗传物质的组成物发生反应,或使遗传物质的结构发生变化。某些化学物质直接作用于生物体的表面,也可能引起表面细胞的破坏,并使遗传物质发生变异。
物理环境能引起遗传物质变异的最主要因素是射线。生物生活在地球上,无时无刻不受宇宙射线和地球上的放射性物质发出的射线的照射。科学家作了统计,一个人一年平均受的射线照射在人体中可把大约十亿个分子的化学键打开。 DNA分子在人体中所占比例很小,计算结果,每年每人平均损伤约200个DNA分子 [7] 。若生物偶然接触到能量更大的射线则引起突变的机率更大。
现在,许多科学家利用遗传工程技术,将 DNA上的某些片段人为的进行改变,培育出有利于生产经济的新品种。进行了转基因改造的动植物及微生物若被推广,则为该种生物的进化提供了一定的物质可能性。新品种与近源野生种的杂交,有可能使人为改造过的基因片段得到传播,并且固定下来。这在植物中更为常见。也可以说这是人为环境对生物进化的影响。微生物介导的基因重组而使生物进化,则是自然的生物环境使遗传物质发生变化。
获得性状是否能遗传一直是生物进化研究中争论的焦点。如果获得性状可遗传,就可以进一步说明环境可引起遗传物质变异。生物学家已发现了不少获得性遗传的实例。例如,当用一种酶把枯草杆菌的细胞壁去除后,在特定的生长条件下,它们可以继续繁殖,后代也是无壁的,并且这种状态可以稳定地遗传下去,只有把它们放在另外的一种生长条件下,细胞壁才会重新生长出来 [8] 。逆转录酶的发现,也证实了获得性是有遗传可能性的。“生命环境均衡论”的学者们认为 :如果生活的环境条件改变了,生活也就发生改变,那么,动植物将采取适应其生活的性状,并且在这种性状永存的情况下,遗传因子也与之相应发生变化。但是必须经过地质时代这样漫长的时间单位。越来越多的证据证明获得性是可遗传的,但并不能认为获得性遗传是生物进化的主要方式。因为在环境条件未发生剧烈变化的很长时期,生物进化的脚步并没有完全停止。生物进化是许多因素共同作用的结果,归根到底都必须是遗传物质发生了改变,只有这样变异才能一代一代延续下去,。环境只能是进化的外因。
此外,有些科学家认为多数突变是自发的,完全随机的,这种看法不全面。 DNA链处于细胞中,它必然生活在细胞内环境中。氨基酸残基的脱落、置换、加入无不伴随着肽键的断裂,这就需要能量和物质的交流,这一系列变化都与细胞内环境密切相关。
2.2 环境对遗传物质的筛选
在分子水平上环境对遗传物质的自然选择是有建设性作用的 .DNA链上的某一位点是处在其它基因位点的包围之中的,如果这一位点发生了变异要受到此位点周围其它基因的约束和干预。此外还要受到细胞核内环境中各种化学物质和染色体上组蛋白(只有真核生物具有)与非组蛋白的调控。总之,在一个新基因型进化初期,将选取提高个体适合度的有利突变。日本的太田(Ohta,1979)说,在分子水平上自然选择的主要作用是保持一个分子的现有机能,使它免受有害突变的影响 [8] 。
当遗传物质的变异通过了分子水平的自然选择后,还要接受更高级别的检验。不管 DNA上的突变位点是直接指导蛋白质合成,还是间接调控、影响转录和翻译的过程,绝大多数遗传物质的变异终究体现在蛋白质的变化上。多肽链上一个或多个氨基酸残基的变化可能影响蛋白质的空间构象及功能。多肽链在折叠时追求能量最低原则,完全折叠后的肽链要使它的空间构象有利于其功能的更好发挥。如果氨基酸残基的改变引起了蛋白质功能的变化,那改变后的蛋白质所发挥的功能将使生物体能更好地适应环境,提高其生存能力。以上就包括了细胞水平的自然选择,及蛋白质在发挥功能时与其功能相关的组织、器官水平的自然选择。这些选择将对由遗传物质变异引起的蛋白质变化进行筛选。
当遗传物质的变异最终体现在表型的差异上时,环境的作用就类似于达尔文所提出的自然选择理论了。只是根据现代生物进化理论,自然选择对象不是个体,而是种群。自然选择的价值在于种群基因库中基因频率的变化状况。
前面提到过有些突变似乎是中性的,没有任何意义。但当环境条件改变时,很有可能这些突变就不再是“中性”的了 [9] 。这些储备突变在环境条件发生改变时才有机会表达。近年来一些实验表明,存在着以热休克蛋白 HSP90为代表的一些分子机制,能够在一定程度上隐藏基因突变造成的表型变化 [10] 。也就是说,环境可以选择一些突变,让其表达,而让另一些暂时隐藏起来。通过这些隐藏的后备突变,个体有更大的机会适应变化的环境。
3 生物进化后对环境的反作用
约在 27亿年前,出现了含有叶绿素,能进行光合作用,属于自养生活的原始藻类,如燧石藻、蓝绿藻等。这些藻类进行光合作用所释放的氧,进入大气后开始改变大气的成分 [11] 。大气中游离氧的出现和浓度不断增加,对于生物来讲有极重要的意义。生物的代谢方式开始发生根本改变,从厌氧生活发展到有氧生活。代谢方式的改变打打出进了生物的进化发展。约在10~15亿年前出现了单细胞真核植物,以后逐渐形成多细胞生物,并开始出现了有性生殖方式。由此可见,生物的进化对环境有着极强的反作用,引起环境发生改变。而改变了的环境条件对生物进化的方向又有指导意义。人类有极强的改造自然和利用自然的能力。人类对自然环境的影响比任何一种生物都大。
起源和灭绝也都是生物不适应环境,被环境所淘汰的结果.
其实它们和进化是一回事,只不过是结果不同.
希望对你有帮助.