2.生命的起源与演变.ppt

創造？ 演化？,課程名稱：生命的探索 授課老師：齊肖琪教授,【本著作除另有註明外，採取創用CC姓名標示非商業性相同方式分享台灣2.5版授權釋出】,第2單元：生命的起源與演變,為何要探討這個題目？,慎終追遠？ 生命的開始只是一個偶然事件嗎？ 對於地球上只發生一次的事件（例如生命的起源）科學家如何著手研究？,生物多樣性,Flickr Susan E Adams,古細菌,植物,動物,臺灣大學 齊肖琪,臺灣大學 齊肖琪,臺灣大學 齊肖琪,同中有異,Flickr norwichnuts,地球上的生物有多樣性是一個事實 生物多樣性有何重要? 多樣性的生物之間有沒有任何關聯? 有各自的祖先? 還是有共同的祖先? 生物的多樣性怎麼產生的? 何謂演化? 解答物種的起源是否等於解答生命的起源?,演化,始新世,漸新世,上新世,更新世,Wiki Lantios,演化的基本概念,時間的長軸 地球環境不可能不變 生物為適應環境也會逐漸演變 減數分裂, 精子與卵子的結合, 異性擇偶都會增加遺傳訊息的重組, 提供環境篩選. 適者生存，生存者即適者. 非經過競爭淘汰才是適者嗎?,演化論形成前的一些觀察,化石生物,Wiki slideshow bob,Flickr kevinzim,肺魚古今的分佈,Wiki User:Tannin,Wiki Alan Rockefeller,生物地理,育種篩選產生的多樣性,德國狼犬 （German shepherd）,約克夏 （Yorkshire terrier）,史賓格 （English springer spaniel）,迷你臘腸 （Mini-dachshund）,黃金獵犬 （Golden retriever）,千百年的繁殖與人為篩選配種 （人擇）,現生狗的祖先,Flickr MarilynJane,Wiki Eric Ward,Wiki racermd5,Flickr halfmortimer,Flickr Bonnaboo,自然環境的篩選是否也導致生物多樣性的發生?,非洲野犬(African wild dog),土狼(Coyote),狐(Fox),狼(Wolf),胡狼(Jackal),千萬年的天擇,犬科動物的祖先,Wiki Stavenn,Flickr emdot,Flickr xploitme,蛾的顏色與所在的環境決定蛾 被捕食的機率 天擇,Wiki user: Olei,Wiki user: Olei,Wiki Martinowksy,Wiki Martinowksy,顏色與環境決定被捕食的機率,Wiki Martinowksy,Wiki user: Olei,Wiki user: Olei,比較解剖學, 同源器官(手掌骨),猩猩,狗,豬,牛,貘,馬,達爾文(Darwin),Wiki Sémhur,達爾文的見識,觀察: 生殖能力超過環境資源的族群(population)能續存 解釋: 不同族群之間會競爭有限的環境資源(available resources)以求生存,當資源有限時出現生存競爭,Flickr mikebaird,達爾文的見解,觀察: 族群內的個體有不同的遺傳性狀 解釋: 具有適應性狀的個體有利於繁衍後代, 因此增加該遺傳性狀在後代中表現的頻率 一個族群能因天擇(natural selection)而演化,演化適應 大蹼足 排鹽腺 可閉式鼻孔 流線型體型,Flickr Velo Steve,Flickr Graham Racher,天擇(natural selection),臺灣大學 齊肖琪,減數分裂, 有性生殖, 增加遺傳訊息重組及變異的機會,不同表現型比例 Phenotype ratio 3 紫花:1 白花,不同基因型比例 Genotype ratio 1PP : 2Pp : 1pp,P:紫花基因 p: 白花基因,臺灣大學 齊肖琪,瀕臨絕種動物,Wiki Vitaliy Gutnichenko,Wiki yaaay,生物的分類不能單倚靠外貌,相似的外貌 不等於 相似的基因型 Similar Phenotype Different genotype,Wiki Dieter TD,Wiki Fer boei,擬態 (Mimic) 相似表現型 不同基因型,C E：花蠅（不螫人）,A、B：蜂（會螫人）,F：甲蟲（不螫人）,Wiki Rob Knell & Tom Ings,有毒,無毒,Wiki user: Haplochromis,Wiki Dawson,達爾文的演化觀念,演化論解答了物種演變的動力是天擇 演化論假設生命起源是by chance, 由簡入繁, 有共同的祖先, 需要長時間演變. Macro-(巨) , Micro-(微) evolution 的差別 爬蟲類 鳥類 (macro-) 龍膽石斑與青斑 (micro-),演化論尚無法解答的問題:,始祖鳥的化石足以證明鳥類由爬蟲類演化而來的嗎?,牙齒, 鱗片, 羊膜,具有爬蟲類與鳥類特徵的始祖鳥 (Archaeopteryx ),Wiki Luna04,鳥類的特徵 結構適合功能 structure fits function,Flickr law_keven,Flickr kaelin.fe,Flickr MikeBlogs,粒線體,頭,頭,尾,尾,吸氣,呼氣,鳥類的肺與氣囊,中間生物化石的證據要多少才夠呢? CAT BAT BAG BOG DOG,Flickr k.steudel,Flickr USACE Europe District,始祖鳥是爬蟲類變成鳥類的中間生物化石證據, 但現在，發現始祖鳥的化石年代晚於一些現代鳥類的化石年代.,演化論有足夠證據支持巨演化的存在嗎?,生物的分類: 界，門，綱，目，科，屬，種 界: 動物界，植物界 門: 無脊椎動物門，脊椎動物門 綱: 哺乳綱.,物種在地球上的出現的兩種假說,時間,物種數,化石岩層的記錄顯示寒武紀物種的發生是大爆炸模式 六億年前, 幾乎現在所有的動物門皆同時在寒武紀的化石岩層中出現, 包括: 加拿大伯基斯動物群 澳大利亞埃底卡拉動物群 中國雲南澄江動物群,生殖隔離與物種的穩定度,發情期不同,棲地的阻隔,Wiki slideshow bob,Wiki Stephen Lea,A. Harrisii,A. Leucurus,歌聲不對,Eastern Meadowlark Sturnella Magna,Western Meadowlark Sturnella neglecta,Flickr dominic sherony,舞蹈要對,Wiki putneymark,育種至終仍只造成種內的變異 (亞種),德國狼犬 （German shepherd）,約克夏 （Yorkshire terrier）,史賓格 （English springer spaniel）,迷你臘腸 （Mini-dachshund）,黃金獵犬 （Golden retriever）,Flickr MarilynJane,Wiki Eric Ward,Wiki racermd5,Flickr halfmortimer,Flickr Bonnaboo,馬驢配 不孕的騾,Wiki Tania Gail,Flickr treehouse1977,大多數的突變是不利的,英國皇室血友病譜系,基因的變異與物種的演化,基因的突變 中性 致命 累積 基因的跳躍 變異的累積,漸進式演化,中斷式演化,微演化 (microevolution) 一個物種改變成為另一個很相近的物種 巨演化 (macroevolution) 大幅度的改變 (科或更高層級) 天擇與微演化的證據無法支持巨演化 巨演化至今仍無實質充分的證據,生命起源的問題,創造說 外星人說 自然發生說 生物濃湯 海洋中的地熱 含有黃鐵礦的黏土,關於創造說 (天主教,基督教,回教),萬物由一位全能全知的神(God)所創造 起初的宇宙:混沌 創造生物的順序 草本植物,木本植物,水生動物,陸生動物,人類 被造物的屬性 各從其類 惟有人是按著創造者的形象所造 創造，自由意志，分辨是非善惡，惻隱之心，追求永恆第價值.,God Human Culture Religions gods,(民間信仰，自然崇拜，偉人神化，祖宗，希臘神話),(全知全能的造物者),科學與信仰 不科學 與 非科學,生命起源要面對的問題,最早的生物分子(核酸與蛋白質)怎麼發生? 最早的細胞怎麼發生? 最早的胞器怎麼發生? 多細胞生物怎麼發生?,生物濃湯假說,臺灣大學 齊肖琪,Wiki YassineMrabet,1953年，史丹利密勒 (Stanley Miller) 和哈羅德·克萊頓·尤里(Harold Urey )藉由在實驗室模擬推測之早期地球的大氣狀態，測試奧帕林 -霍爾丹假說 (Oparin-Haldane hypothesis).,脂質體(Liposomes)充滿動態, 會藉由吞食較小的脂質體成長，”生產”或形成較小的脂質體。,Wiki SuperManu,高能環境下生物分子會合成也會分解 生物的蛋白質皆左旋無右旋 生物結構是驅向秩序而非亂度(違反熱力學定律) DNA的出現不等於基因的出現 早期地球不全都是還原性氣體,Flickr Thomas Shahan,Wiki Hesperian,現今科學的特質,唯物主義 (Materialism) 可驗證性 (Testibility) 可證偽性 (Falsiability) 只有暫時性的權威, 無法直接證之為真, 只能證偽以趨真,科學研究對象按性質分:,有規律、可再現 (Regular, recurring) 操作性科學(Operation science) (e.g.自由落體) 經驗性科學(Empirical science) 無法觀察、過去的 (Unobservable, past) 起源科學(Origin science) (e.g.生命起源) 辯證科學(Forensic science) (預測，模擬，討論),Wiki Bing Ramos,?,恐龍大滅絕 與 哺乳類的興起,臺灣大學 齊肖琪,白堊紀滅絕,科學的因果律:,自然成因(Natural cause) 次發原因(Secondary cause) 什麼(What)? 如何(How)? 花開花落, 潮漲潮退 智慧成因(Intelligent cause) 最初原因(Primary cause) 為何(Why)? 誰(Who)? 創作(藝術,寫作,作曲,發明.), 意志,關於生命的起源有四派觀點:,理論決定了觀點 觀點決定了資料收集的方向 資料的解釋受觀點影響 相同的資料可能也符合兩種不同或是不相容的觀點,科學的精神在於 追求真理(Final Truth),Q: 只有研究自然科學現象的科學方法,才是追求真理的唯一途徑嗎?,科學是理性活動中很精緻的一部份, 但不是全部. 科學是追求真理的途徑之一, 但不是唯一的途徑. 真理先於判準(Criteria),創造 V.S. 演化 設計 v.s. 隨機 各從其類 v.s. 共同祖先 公斤 v.s. 公尺,科學的典範 演化論回答了 how and what 創造論回答了 why and who 每個人擁有的都只是部份的觀點 謙和才能聽不同的觀點 趨近真理,如果能傳達訊息的文章有 intelligent cause,那麼,能產生生物訊息的DNA序列有沒有智慧成因 (intelligent cause)呢?,加拿大Adams River紅鮭魚回游產卵 (四年一次大回游) 結對成雙，盛裝而出。急流比肩。,此攝影作品由文學城網站，攝影論壇，蕉下客提供 本作品由蕉下客授權本課程：生命的探索使用，本資料庫無再授權他人使用之權利，您如需利用本作品，請另行向權利人取得授權。,此攝影作品由文學城網站，攝影論壇，蕉下客提供 本作品由蕉下客授權本課程：生命的探索使用，本資料庫無再授權他人使用之權利，您如需利用本作品，請另行向權利人取得授權。,漫江碧透，百鮭爭流。,翻沙產卵，慈母情深。,為了選擇合適的產床和多次產卵的需要，紅鮭魚急切地逆流衝上十幾米。,此攝影作品由文學城網站，攝影論壇，蕉下客提供,此攝影作品由文學城網站，攝影論壇，蕉下客提供,此攝影作品由文學城網站，攝影論壇，蕉下客提供,雄魚背拱吻尖嘴大，雌魚大腹便便。,這些魚卵來自一條產卵前就自然死亡的雌魚 。,晝夜黃昏，天上地下都會有飛鳥動物來食魚的屍體。,此攝影作品由文學城網站，攝影論壇，蕉下客提供,此攝影作品由文學城網站，攝影論壇，蕉下客提供,此攝影作品由文學城網站，攝影論壇，蕉下客提供,鮭魚若沒有孵化的起源地, 牠如何有尋根的行為呢? 人為何有敬天的行為呢? 是否人也有源頭呢?,我看不見風, 但我知道風的存在.,Flickr Snapper's Pics,圖書館相關影片,達爾文的演化論錯了嗎? (2378484) 探討地球上生命的起源 (2376296) Genesis (2227890-1) 140 億年時光之旅 (2225945),版權聲明,版權聲明,版權聲明,版權聲明,版權聲明,版權聲明,版權聲明,版權聲明,版權聲明,版權聲明,版權聲明,版權聲明,版權聲明,