内容正文:
培养学习志向·勇担社会责任
真核生命如何登上地球演化舞台
面对奇妙的自然界,人类天生就有无限的好奇心,层出不穷的“是怎样的?”“为什么是这样?”等问题,吸引着人们去探究。现在我们都已知道细胞是芸芸众生的生命体的基本单位,但是生命是如何演化的,真核细胞是怎样形成的,通过下面的文章我们进行了解一下吧。
[生命的诞生]
在漫长的46亿年的地球演化过程中,最不可思议的事情就是生命的诞生,根据最近某些科研人员的研究结果,地球生命出现的时间可能早在38亿年前。大氧化事件之前,生息于海洋的原核生物只是简单的单细胞构造,基因不受保护。从38亿年前生命诞生伊始,它们就是这样一群简单的细胞。面对如何生存下去的挑战,它们不断进行着各种试验性的演变。
[大氧化事件与生物进化]
27亿年前,由于蓝细菌大量出现并开始释放氧气,原核生物迎来了最大的苦难和挑战——自身将被氧化。为了克服氧化造成基因破坏的危机,它们采取了策略上的重大调整,创新了一种内共生方式,使原核生物华丽转身,进化为单细胞真核生物,完成了跃进式的进化。从此,地球生命进入了有氧环境下的演化,开启了走向复杂生命演化的征程。
[真核生物进化的证据]
1.细胞内共生学说
细胞生物学家琳恩·马古利斯于1967年提出了“细胞内共生学说”,该学说描述了真核生物是如何通过细胞间巧妙的协作而诞生的。该学说指出,原核生物在向真核细胞转变的共生过程中,古细菌为了保护基因不受氧气侵袭,开始用自己的膜包裹基因。立克次氏体类细菌被吸纳进这种母体,用于吸收体内的氧气将其转变为能量,最终成为线粒体。真核细胞的结构就此形成。原本各自生息的生物聚集到一起,形成一个远比原核细胞大得多的大细胞,从而产生了真核生物。
2.系统进化树构建
生物学家S.Kelly及其同事分析了3 500多个功能相似的基因序列,建立了古细菌进化系统树。他们又尝试将这一新的系统树分别与最精确的细菌和真核生物系统树整合起来。他们发现,有一类古细菌与真核生物关系最为密切,但与很多嗜热或嗜冷的古细菌不同,这类古细菌更喜欢海洋和泥土中的温和环境。他们的研究表明,古细菌起源在先,真核生物来源于某类古细菌。
[真核生物的诞生与特点]
真核生物具有细胞核,还含有其他细胞器,如线粒体、叶绿体、高尔基体等,为向复杂生物体演化奠定了基础,也为遗传变异提供了原材料。因此,自真核生物登上生物演化舞台,生物界面貌为此一新,生物多样性走上了快速发展的演化之路。直至5亿多年前的寒武纪大爆发,真核生命的演化进入了以动物为主体的,通向现代生物多样性发展的历史轨道。
第一节 细胞是生命的单位
[课标要求]
1.分析细胞学说建立的过程。
2.说明细胞的多样性与统一性。
3.使用高倍显微镜观察几种细胞,比较不同细胞的异同点。
[主干知识梳理]
一、生物体由细胞构成
1.细胞学说建立过程
时间
科学家
成就或观点
1665年
罗伯特·胡克
用自制的显微镜观察并命名了“细胞”
1675年
列文虎克
观察到了许多活细胞
1838年
施莱登
所有的植物都是由细胞组成的
1839年
施旺
动物都是由细胞组成的
1858年
魏尔肖
所有的细胞都必定来自已经存在的活细胞
2.细胞学说主要内容
(1)所有的生物都由一个或多个细胞组成。
(2)细胞是所有生物的结构和功能单位。
(3)所有的细胞必定由已存在的细胞产生。
3.细胞学说的意义
(1)细胞学说揭示了生物体结构的统一性,揭示了生物间存在一定的亲缘关系,将动物和植物统一起来,为达尔文的进化论奠定了基础。
(2)细胞学说的建立,将人们对生物的研究从宏观领域带入微观领域,有力地促进了自然科学的进步。
二、细胞既有多样性又有统一性
1.细胞的多样性
自然界的细胞种类极其繁多,形态、体积、功能和生活环境差异巨大。根据细胞是否具有成形的细胞核,将细胞初步分为原核细胞和真核细胞。
2.细胞的统一性
(1)所有细胞都具有相似的基本结构,如细胞膜、细胞质,真核细胞还具有成形的细胞核。
(2)所有细胞都具有C、H、O、N等基本元素,这些元素组成的无机物和有机物构成细胞结构。
(3)所有细胞都以DNA作为遗传物质。
三、使用显微镜观察各种细胞
四、细胞是生物体的结构和功能单位
病毒
不具有细胞结构,但只有寄生在活细胞内,才能进行生命活动
单细胞生物
一个细胞就是一个完整的生命体,各种代谢活动均在单个细胞内完成
多细胞生物
功能相同的细胞能聚集在一起,共同执行某一功能;同时,每个细胞具有相对独立的代谢系统
[预习效果自评]
1.判断下列叙述的正误
(1)细胞学说从一个方面揭示了生物界的统一性(√)
(2)一切动物和植物都是由细胞组成的,细胞是一切动、植物的基本单位(√)
(3)施旺的名言是“所有的细胞都必定来自已经存在