普通生物学课后习题答案---第八章生物的起源与进化

第八章生物的起源与进化

一、名词解释

1.化学起源论⒉还原性大气3.团聚体4.微球体5.脂质体6.渐进说7.同源器官8.同功器官9.痕迹器官10.拟态11.同义突变12.同功突变13.非功能性突变14.分子进化速率15.分子钟16.遗传漂变17,遗传平衡18.物种19.物种的结构20.同地种形成21.异地种形成22.邻地种形成23.隔离24.地理隔离25.生殖隔离26.南方古猿27.直立人28.智人

二、问答题

1.关于生命起源有哪几种假说?你比较认可的是哪种观点?2.何谓原始生命?原始生命出现的重要条件是什么?

3.什么是原始界膜?原始界膜是怎样形成的?它的形成有何意义?4.浅谈米勒实验给我们的启发。

5.在生命的化学进化中，原始细胞是如何进一步分化形成原核细胞的?6.试述生物大分子起源研究的最新进展。

7.从多分子体系到原始生命是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段，那么，这一阶段需要解决哪两个重要问题?

8.真核细胞起源的“内共生学说”的合理性表现在哪些方面?还存在哪些不足?9.简述生命起源的主要阶段。

10.简述真核细胞起源的意义。

11.地质史划分为哪几个代?每个代又包括哪些纪?12.简述多细胞化的重要意义。

13.简述上、下颌出现的进化意义.

14.拉马克在《动物学的哲学》中提出了什么观点?有什么影响?15.论述达尔文自然选择学说的主要内容。

16.试述选择对基因频率的影响。

l7.试述遗传源变产生的原因。

18.简述物种形成在生物进化中的意义。19.举例说明隔离在物种形成中的作用。20.为什么说物种是生物进化的基本单位?21.简述量子种形成的机制。

22.人类起源发展经历了哪几个阶段?

23.何谓人种?人种形成的主要因素有哪些?

24.如果人类社会的科学技术继续发展，并没有意外灾难的发生，那么你对人类在今后几千年所发生的体质和智力上的进化有什么预言?

[参考答案]

一、名词解释

1.化学起源论:化学起源论者主张从物质的运动变化规律来研究生命的起源，认为在原始地球条件下，无机物可以转变成为有机物，有机物可以发展为生物大分子和多分子体系直到最后出现原始生命体。

2.还原性大气:原始大气成分中无游离氧，含有CH、NHs、H、HCN、HS、C0、CO等还原性气体。

3.团聚体:奥巴林将明胶（蛋白质〉与阿拉伯胶（糖）两种透明的溶液混合在一起，之后溶液变为混浊，显微镜下可以看到均匀的溶液中出现了小滴，即团聚体。

4.微球体:福克斯把按比例的各种氨基酸混合物在干燥无氧条件下，加热到 160℃~170℃,得到高分子量的类蛋白微球聚合物（聚氨基酸)。并且将类蛋白物质放到稀薄的盐溶液中加热溶解，冷却之后出现白浊状，在显微镜下观察，这些白浊物是无数微小的球状凝聚滴粒。即微球体。

5.脂质体:脂质体是一种人工制造的细胞样结构，由脂质分子双层包围着一个含水的小室构成。

6.渐进说:渐进说认为真核细胞起源于原核细胞,原核细胞逐渐进化,膜结构愈来愈复杂化，出现了围绕核物质的核膜以及其他膜包围形成的细胞器，于是出现了真核生物。

7.同源器官t是指进化上同一来源，构造和部位相似而形态功能上有显著差异的器官。如脊椎动物的四肢。

8.同功器官;是指形态和功能相似，但来源和基本结构不相同的器官。如鱼的鳃和陆生脊椎动物的肺。

9.痕迹器官;是指生物体内残存着的一些对有机体失去作用,但祖先曾经很发达的器官遗迹。它是生物进化最有价值的证据。

10.拟态:是指一种生物模仿另一种生物的现象。

11.同义突变:DNA 的一个碱基对的改变并不会影响它所编码的蛋白质的氨基酸序列，即改变后的密码子和改变前的密码子是简并密码子，它们编码同一种氨基酸，这种基因突变称为同义突变。

12.同功突变:对于某种蛋白质而言，个别或部分氨基酸的置换或缺失，并不会导致其功能的改变或丧失，这种突变称为同功突变。

13.非功能性突变:对真核生物而言，如果突变发生在基因的非转录区域―—内含子，这种突变对基因的转录和翻译不会造成任何影响。

14.分子进化速率:。分子进化速率是以每年每位置氨基酸或核苷酸替换数来表示的。

15.分子钟:生物大分子进化的特点之一是，每一种大分子在不同生物中的进化速度都是一样的，即氨基酸或核苷酸在单位时间以同样的速度进行置换，这就是分子钟名称的由来。16.遗传漂变:在小的种群中，基因频率可因偶然的机会，而不是由于选择发生变化，这种现象称为遗传漂变。

17.遗传平衡:群体中基因频率（某一等位基因在群体所有等位基因中所占的比例）和基因型频率（某一基因型个体在群体总个体数中所占的比例）从一代到另一代保持不变的现象。18.物种:物种是由种群组成的生殖单元，它与其它单元在生殖上互相隔离，并在自然界占一定的生态位，在宗谱线上代表一定的分支。

19.物种的结构:由个体组合为种群，由种群组合为亚种，由亚种组合为种。在亚种和种之间，有时也有中间性质的形态。这样的组成称为物种的结构。

20.同地种形成:如果在物种形成过程中，初始种群的地理分布区相重叠，没有地理上的隔离，这种情况下的新种产生就是同地种形成。

21.异地种形成:如果两个初始种群在新种形成前〔获得生殖隔离之前)，其地理分布区完全隔开、互不重叠，在这种情况下形成的种就是异地种形成。

22.邻地种形成:邻地种形成是初始种群的地理分布区相邻接，种群间的个体在边界区有某种程度的基因交流，最终导致新种的产生。

23.隔离:是指在自然界中生物不能自由交配或交配后不能产生可育性后代的现象。24.地理隔离:因所处地理环境的不同而造成的隔离。

25.生殖隔离:因生物学特性差异所造成的隔离。

26.南方古猿:是人科动物的一个已灭绝的属。是正在形成中的人的晚期代表。生存于距今大约五百五十万年前至一百三十万年前。它是真正的猿和人之间的类型,是人和猿之间的“缺环”。

27.直立人:直立人因其还带有不少类似猿的性状，所以俗称猿人，在人类的进化系统上经历了漫长的时间，发展成为第三阶段的人类，与古猿和现代猿有着本质区别，在生物分类学上是人属直立种，简称直立人。

28.智人:是生物学分类中人属中的一个“种”，一般分为早期智人(远古智人）和晚期智人(现代人).

二、问答题

1.答:自古以来人们就一直关注着生命的起源，出现了各种各样的关于生命起源的假说，主要有自然发生论、神创论、天外胚种论、生生论和化学起源论。其中化学起源论的实验证据已越来越多地为绝大多数科学家所接受。化学起源论者主张从物质的运动变化规律来研究生命的起源，认为在原始地球条件下，无机物可以转变成为有机物，有机物可以发展为生物大分子和多分子体系直到最后出现原始生命体。

2.答:原始生命是在原始地球条件下，由无机小分子形成有机小分子，再由有机小分子长期演变形成的,原始生命出现的重要条件包括:(1)多分子体系内部必须具有一定的理化结构:足够种类和数量的酶、酶定位、化学反应有序化和区域化。(2)多分子体系的主要成员必须是蛋白质和核酸;建立复制、转录和翻译体系，实现遗传。(3）原始膜形成:稳态、选择性吸收、浓缩。

3.答:原始生命体具有一个原始界膜，它能自成体系地生活于原始海洋中。这种界膜的物质交换机制主要是依靠渗透作用，因此其选择性和稳定性较差。嵌有蛋白质的类脂双层膜结构的出现，使其具有了选择透过功能，保证了有机体与环境间物质和能量的交换，形成了原始的细胞膜;原始的细胞膜内，遗传系统逐渐完善，较多种类的酶也产生出来，代谢效率得以逐渐提高。原始细胞膜的形成标志着原始细胞的诞生。

4.答:地球上现在的生物都是经过非常漫长的时间不断进化来的，生物进化的过程是复杂而漫长说明生命源于非生命物质,告诉我们要有严谨的科学求知态度勇于创新,就能有所发现。原始地球上尽管不能形成生命，但能形成构成生物体的有机物。在原始地球的条件下，无机小分子转化为有机小分子是完全有可能的。在原始地球的条件下，无机物可以转变为有机物，有机物可以发展为生物大分子和多分子体系，直到演变出原始的生命体:但这些都只是理论的推测，还缺乏令人信服的实验证据。米勒首次在实验室内模拟原始地球还原性大气中的雷鸣闪电，结果从无机物合成出有机物，特别是多种组成蛋白质的氨基酸，这是生命起源研究的一次重大突破。

5.答:在生命的化学进化中，由生物大分子组成的多分子体系，在不断进化中，逐步形成了地球上最早的原始生命形式——原始细胞。原始细胞体内没有结构和功能的分化，生命大分子蛋白质、核酸及代谢酶系统相互混杂在一起，使得细胞体的调控体系很不完善，因而促使原始细胞进一步分化。首先是细胞内代谢酶系统逐渐集中于一定的区域，使代谢系统区域有序化，随后DNM大分子也逐渐进化形成了染色质，染色质进一步形成细胞的调控中心—一核区，核区的出现表明细胞调控机制进一步提高，直至进化为结构复杂、精密的真核细胞。6.答:研究人员指出，生命形式的出现是过渡金属和配体场论独特性的自然结果，该理论描述了配体复合物的特性。莫洛维兹说:“这种思想发端于对元素周期表的研究。”要解释生命如何在地球上出现这个悬而未决的大问题，就像是回答先有鸡还是先有蛋的悖论:诸如氨基酸和核苷酸这样的基本生化物质，是如何在生物催化剂（蛋白质或核酶）出现之前而完成其构造的?在最新一期《生物学通报》上，科学家发表论文指出，或是第三种类型的催化剂启动了深海热泉中的新陈代谢以及生命。根据美国乔治梅森大学的哈罗德·莫洛维兹和维加亚萨拉斯·斯里尼瓦桑及圣达菲研究所的埃里克·史密斯提出的模型,包含过渡金属元素(铁、铜、镍等）和配体（小有机分子）的分子结构，可以催化基本生化物质（单体）的合成。单

体是更加复杂的分子的基本构造模块，最终导致了生命的起源。

7.答:从多分子体系到原始生命是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段，这一阶段有两个重要问题需要解决,即生物膜的产生和遗传器的起源。关于生物膜的产生,一般认为，脂质体可能是原始生物膜的模型。脂质体是一种人工制造的细胞样结构，由脂质分子双层包围着一个含水的小室构成。通常认为原始海洋中有磷脂存在，有磷脂就易形成脂质体。脂质体嵌入糖蛋白等功能蛋白，经过长期演变就可能发展为原始的生物膜。关于遗传器的起源，目前尚无实验模型,仅凭一些间接资料进行推测。一些科学家认为,最初比较稳定的生命体，可能是类似于奥巴林在实验室内做出的，主要由蛋白质和核酸组成的团聚体。起先存在着各种成分的多分子体系，一些由于不适于生存而破灭了，一些适于生存的被保留下来。经过这样的“自然选择”终于使以蛋白质和核酸为基础的多分子体系存留下来并得到发展。其中核酸能自行复制并起模板作用，蛋白质则起结构和催化作用。由此推断既非先有蛋白质亦非先有核酸，而是它们从一开始就在多分子体系内一同进化，共同推动着生命的发展。

8.答:合理性表现: (1)在膜形态结构上，线粒体和细菌相似，叶绿体和蓝藻相似。在化学组成上，内外膜不一致，线粒体外膜与真核细胞的质膜相似，而线粒体的内膜与原核细胞的质膜相似。(2〉线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器，它们像细菌一样，以二分裂方式进行繁殖,这些特征具有曾是独立生存的生物性质。它们所含的 DNA均为裸露的环状分子。(3)线粒体、叶绿体的核糖体在大小和对蛋白质合成的抑制剂反应性质上与原核生物相似。(4)现今的生物中,有些真核细胞中存在有共生现象。(5)分子进化方面的证据,根据16SrRNA序列比较分析，红藻的叶绿体毫无疑问是从蓝藻来的。(6〉同工酶与代谢途径研究的证据也支持内共生学说。不足之处:(1)只重视形态学方面而忽视细胞生理和生化特征。(2)不能很好的解释细胞核的起源。

9.答:(1）无机小分子生成有机小分子;(2)有机小分子生成生物大分子:(3)生物大分子组成多分子体系:(4)多分子体系演变成原始生命。

10.答:真核细胞的出现具有重要的生物学意义，具体表现在以下几个方面:(1〉奠定了有性生殖产生的基础。真核细胞进行有丝分裂，而有性生殖的重要特征——减数分裂，实质上是有丝分裂的一种特殊形式。有性生殖的出现，提高了物种的变异性，因而大大推进了进化的速度。(2)推动了动、植物的分化。与原核细胞相比，真核细胞的结构、功能均已复杂化，从而增强了生物的变异性，导致了真核细胞种类的分化，从而出现了动、植物的分化，使生物体向更高级的方向发展。(3）促进了三极生态系统的形成。在原核生物时代，地球上只有以异养的细菌和自养的蓝藻组成的一个二极生态系统。随着真核生物的产生和动、植物的分化发展，才出现了由动物、植物和菌类所组成的三极生态系统，使生物进化的水平进入到一个新的阶段。

12.答:地质科学家把地球地质史划分为5个代，古生代指古老生物时代，时间从距今5.7亿年至2.25亿年，标志着生物己开始大量发育;中生代是指中期生物时代，时间从距今2.25亿年至0.65亿年，这个时期以爬行动物繁盛为特点，爬行动物主要生活在陆地，而在此以前的生物主要生活在水中;新代是指近代生物时代，时间从距今0.65亿年至今，其生物种属与近代生物密切相关，哺乳类大量繁衍。每个代又可进一步划分为若干个纪。如古生代分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪，二叠纪共六个纪;中生代分为三叠纪、侏罗纪、白垩纪三个纪:新生代分为第三纪和第四纪。纪的名称大部分来源于研究较早的地层标准剖面所在地区的地名或古代民族的名称。

13.答:多细胞化是继真核细胞起源之后的又一个重大进化事件，具有十分重要的意义。表现为:(1)生物个体体积显著增大，大的体积是组织分化和器官形成的必要条件。(2〉生物结构与功能的复杂化。生物个体在细胞组织分化的基础上形成功能转化的器官系统，提高了生物适应能力并扩大了对环境的适应范围。(3）多细胞生物个体发育过程涉及的遗传调控机

制复杂化。单细胞生物只涉及细胞内调控，多细胞涉及细胞间的调控。(4)生物个体内环境的相对稳定。(5）生物体寿命延长。

14.答:这是脊椎动物从鱼类开始出现的结构。颌的出现在脊椎动物发展史上，是一个极其重要的形态发展和进步，并由此引起生活方式的重大改变:(1)动物可以用上、下颌构成的口作为索食工具，主动地追逐捕食对象，增加获得食物的机遇，并通过口中牙齿的撕咬和压研作用，使原来不能直接利用的物质转变为食物，从而开拓了广泛摄取食源的领域;(2)颌的出现及其多用的活动机能，还促进了运动器官、感觉器官和其他相关器官的发展，从而带动了动物体制结构的全面进化。

15.答:《动物的哲学》中系统地阐述了他的进化学说(被后人称为“拉马克学说”)，他提出了两个法则:一个是用进废退:一个是获得性遗传。并认为这两者既是变异产生的原因，又是适应形成的过程。他提出物种是可以变化的，种的稳定性只有相对意义。生物进化的原因是环境条件对生物机体的直接影响。认为生物在新环境的直接影响下，习性改变、某些经常使用的器官发达增大，不经常使用的器官逐渐退化。认为物种经过这样不断地加强和完善适应性状，便能逐渐变成新种，而且这些获得的后天性状可以传给后代，使生物逐渐演变。并认为适应是生物进化的主要过程。他第一次从生物与环境的相互关系方面探讨了生物进化的动力，为达尔文进化理论的产生提供了一定的理论基础。但是，由于当时生产水平和科学水平的限制，拉马克在说明进化原因时，把环境对于生物体的直接作用以及获得性状遗传给后代的过程过于简单化了，成为缺乏科学依据的一种推论，并错误地认为生物天生具有向上发展的趋向，以及动物的意志和欲望也在进化中发生作用。

16.答:达尔文进化学说是一个综合学说，其核心为自然选择，其主要内容有以下4点: (1)过渡繁殖。达尔文发现，地球上的各种生物普遍具有很强的繁殖能力，都有依照几何比率增长的倾向。虽然生物的繁殖能力是如此强大，但事实上，每种生物的后代能够生存下来的却很少。这是什么原因呢?达尔文认为，这主要是繁殖过度引起的生存斗争的缘故。(2)生存斗争。任何一种生物在生活过程中都必须为生存而斗争。生存斗争包括生物与无机环境之间的斗争，生物种内的斗争，如为食物、配偶和栖息地等的斗争，以及生物种间的斗争。由于生存斗争，导致生物大量死亡，结果只有少量个体生存下来。但在生存斗争中，什么样的个体能够获胜并生存下去呢?达尔文用遗传和变异来进行解释。(3)遗传和变异。达尔文认为一切生物都具有产生变异的特性。引起变异的根本原因是环境条件的改变。在生物产生的各种变异中，有的可以遗传，有的不能够遗传。但哪些变异可以遗传呢?达尔文用适者生存来进行解释。(4)达尔文认为，在生存斗争中，具有有利变异的个体，容易在生存斗争中获胜而生存下去。反之，具有不利变异的个体，则容易在生存斗争中失败而死亡。这就是说，凡是生存下来的生物都是适应环境的,而被淘汰的生物都是对环境不适应的,这就是适者生存。达尔文把在生存斗争中，适者生存、不适者被淘汰的过程叫做自然选择。达尔文认为，自然选择过程是一个长期的、缓慢的、连续的过程。由于生存斗争不断地进行，因而自然选择也是不断地进行，通过一代代的生存环境的选择作用，物种变异被定向地向着一个方向积累,于是性状逐渐和原来的祖先不同了，这样，新的物种就形成了。由于生物所在的环境是多种多样的，因此，生物适应环境的方式也是多种多样的，所以，经过自然选择也就形成了生物界的多样性。

17.答:自然选择是种群基因频率改变的一个重要因素,由选择引起的种群遗传构成的改变，都能提高种群的平均适合度，在自然条件下，选择对隐性基因和显性基因均引起作用。选择是微观进化的主要因素。

18.答案要点:遗传漂变是由于在有限的群体内取样误差而产生的基因频率的随机波动，漂变在所有种群内均能出现，不过群体越大漂变就越小，可忽略不计，群体很小时，漂变的效应就很明显。

19.答:(1）物种形成是生物对不同生存环境适应的结果。生物生存的环境总是处于不断的变化之中并具有异质性，环境随时间的变化导致生物的适应进化，环境在空间上的异质性导致生物的性状分歧，分歧的结果是产生不同类型的生物。(2)物种间的生殖隔离保证了生物类型的稳定性。物种因种间生殖隔离的存在保持种群基因库的相对稳定。(3)物种是生物进化的基本单位。物种具有可变性以适应环境的变化，但当环境变化的速度和范围超越物种的适应能力，旧的物种就会灭绝，适应新环境的新物种产生。(4)物种是生态系统中的功能单位。不同的物种在生态系统中占有不同的生态位。因此，物种是生态系统中物质和能量转换的环节，是维持生态系统能流、物流和信息流的关键。

20.答:物种的形成一般是通过隔离实现的，因为只有隔离才能导致遗传物质交流中断，防止因基因交流而将彼此间的差异淹没，保证群体向各自方向发展，是歧化不断加深，直至新种形成。另一方面，生物学上差异造成的隔离，也是随着物种的形成而获得的。

21.答:物种具有可变性以适应环境的变化，但当环境变化的速度和范围超越物种的适应能力，旧的物种就会灭绝，适应新环境的新物种产生。生态系统也要适应环境的变化，物种的更替与种间生态关系的改变，使生态系统不断适应变化的环境，生物与环境之间由不平衡达到新的平衡，从而推动整个生物界的进化。整个进化过程中的每一步都是由物种的进化来推动的,所以物种是生物进化的基本单位。

22.答:由于骤变式物种形成过程并非总是匀速的、缓慢渐变的，同时存在快速、跳跃式的进化，故又称为量子种形成。骤变式物种形成可以在一个或少数几个世代的时间内完成，而且新种往往是起源于为数不多甚至个别的个体。这一物种形成的过程有可能通过遗传系统中的一些变化机制而得以实现，如通过转座子在同种或异种个体之间的转移，通过个体发育调控基因的突变，通过染色体数目的直接加倍、单性生殖生物的染色体变异、物种间稳定杂种形成后染色体再加倍或转变为单性生殖等。

23.答:从400 多万年以来的人类化石分析得出，人类的起源与发展总的来说，可以分为4个阶段，即前人阶段、能人阶段、直立人阶段和智人阶段。

24.答:人种也称种族，它是指体质形态上具有某些共同遗传特征（如肤色、发色、发形、眼色和血型等〉的人群。人种形成的主要原因:(1)由于地理隔离的原因，各小种群的个体间交配机会逐渐减少甚至完全丧失,小种群中随机产生的突变及自然环境对突变的选择日积月累保存下来。久而久之，种群间的差异越来越明显。(2〉随着演化的深入，各种群间陆续出现生理、生态的隔离和生殖隔离，最终形成各自独立、平行发展的新人种。

25.答:虽然人类的生物学进化（包括体质和行为特征的进化〉已发展到了一个相当高的水平，但这种进化并未停止过，人类的自然进化仍在继续，例如，某些正在进行中的变化，如智齿、小趾和阑尾可能逐渐消失，身高增加、寿命逐渐延长，运动功能逐渐降低，对环境的适应能力逐渐退化等，人种的界线也在逐渐缩小，特别是进入3C时代的今天，即 Computer(计算机—脑)、Communication(通讯—神经系统)、和 Control(控制—效应器)，随着外界信息源的丰富将促进人脑的发展，借助光、电、声的现代科技，将使人的肢体和感官在体外延伸，智能计算机将补充人的智力不足，机器人将进入人类生活的各个领域。事实上，自从人类诞生的那一天起，社会文化进化就伴随着人类的生物学进化。社会文化进化是生物学进化的继续和发展。在社会进化过程中，自然选择的作用将受到社会选择的制约。社会文化进化的结果必将导致人类智力水平的不断提高和发展。因此，人类未来的进化将在很大程度上依赖于智力水平的进化。毋庸置疑，社会文化选择压力是智力进化的动力。