复旦大学：《微生物与人类健康》课程教学资源（课件讲稿）第三章 微生物与世界

第三章 微生物与世界

第三章 微生物与世界

微生物与世界 ●微生物与地球生物的演化 ●微生物与环境 ●微生物与其他生物 微生物与人类生活 ●微生物并不简单 檄生物与人类健康2018/钟江 3微生物与世界2

3微生物与世界2 微生物与世界  微生物与地球生物的演化  微生物与环境  微生物与其他生物  微生物与人类生活  微生物并不简单

、微生物与地球生物的演化 古老的地球 ■地球随太阳系在47亿年前形成 ■地球渐渐冷却,由液态转为固态,形成原始的地壳 原始的地球大气主要由火山喷发放出的气体形成, ◆主要成分:一氧化碳、二氧化碳、氮气、甲烷、水 ◆没有氧气 %o of Atmosphere Composition of Earths atmosphere Methane Carbon Dioxide 1.0 Eon: Hadean Archean Proterozoic Phaner 原始的地球:最早的微生物很有可能出现子海洋处氟/甲就求汽/氮Q2氧气 大气成分变化史 檄生物与人类健康2018/钟江 3微生物与世界3

3微生物与世界3 一、微生物与地球生物的演化  古老的地球  地球随太阳系在47亿年前形成  地球渐渐冷却，由液态转为固态，形成原始的地壳  原始的地球大气主要由火山喷发放出的气体形成，  主要成分：一氧化碳、二氧化碳、氮气、甲烷、水  没有氧气 原始的地球：最早的微生物很有可能出现于海洋深处 大气成分变化史 氨/甲烷 水汽 氢/氦 CO2 氧气

微生物曾经是孤独的拓荒者 地璨张成 微生物出现 舒柱物出现 46亿 37亿 7亿 今天 年前 年前 年前 无脊霜物 鱼类-衙栖爬行饕一—端裂饕,人类 抱午楦物 褓植物一散子物现代楂物 7亿 4亿 3亿2.5亿 6500万200万 年前 年前年前年前 年前年前 地球生物进化年代史 檄生物与人类健康2018/钟江 3微生物与世界4

3微生物与世界4 微生物曾经是孤独的拓荒者 微生物的时代 地球生物进化年代史

地球生物进化史 ●元旦 地球形成 二月上旬 生命出现——原核生物 月底: 细菌与古菌分叉 ●七月初: 真核细胞出现 ●十月中旬: 多细胞生物出现 ●十一月中旬:寒武纪物种大爆发 ●12月13-26日:恐龙时代 ●12月31日晚:人科动物 檄生物与人类健康2018/钟江 3微生物与世界5

3微生物与世界5 地球生物进化史  元旦： 地球形成  二月上旬： 生命出现——原核生物  三月底： 细菌与古菌分叉  七月初： 真核细胞出现  十月中旬： 多细胞生物出现  十一月中旬： 寒武纪物种大爆发  12月13-26日： 恐龙时代  12月31日晚： 人科动物 ｝

微生物在生物进化中的作用 ●最早的微生物也是所有的地球生物的始祖 ●为高等生物的出现准备遗传基础 动物、植物中的各种主要代谢途径都能在微生物中找到 人类基因组中,有200多条基因明确来自微生物 ●为高等生物的出现创造环境条件 ■氧气、有机质的积累 檄生物与人类健康2018/钟江 3微生物与世界6

3微生物与世界6 微生物在生物进化中的作用  最早的微生物也是所有的地球生物的始祖  为高等生物的出现准备遗传基础  动物、植物中的各种主要代谢途径都能在微生物中找到  人类基因组中，有200多条基因明确来自微生物  为高等生物的出现创造环境条件  氧气、有机质的积累

举例:微生物与氧气的积累 最早的地球没有氧气 ●最初的微生物是“厌氧微生 物”:不需要氧气,也不产生 氧 ●蓝细菌:最早用H2O作为电子 和氢的供体来固定CO2,合成 有机物,同时释放出氧气 ●直到现在,微生物仍然是地球 上约1/2氧气供应者 蓝细菌 檄生物与人类健康2018/钟江 3微生物与世界7

3微生物与世界7 举例：微生物与氧气的积累  最早的地球没有氧气  最初的微生物是“厌氧微生 物”：不需要氧气，也不产生 氧气  蓝细菌：最早用H2O作为电子 和氢的供体来固定CO2，合成 有机物，同时释放出氧气  直到现在，微生物仍然是地球 上约1/2氧气供应者 蓝细菌

蓝细菌与氧气 ●27亿年前,蓝细菌开始制造氧气 ●氧气与溶解在水中的铁形成氧化铁沉积,直到所有的溶解 铁消耗完毕,氧气进入大气 ●经过20亿年的积累,氧气浓度达到3%,导致动物、植物的 出现 ■植物加入到制造氧气的行列 ●氧气的出现改变了地球生物的构成,决定了生物进化的方 ■原始的厌氧微生物消失或躲到“角落” 檄生物与人类健康2018/钟江 3微生物与世界8

3微生物与世界8 蓝细菌与氧气  27亿年前，蓝细菌开始制造氧气  氧气与溶解在水中的铁形成氧化铁沉积，直到所有的溶解 铁消耗完毕，氧气进入大气  经过20亿年的积累，氧气浓度达到3%，导致动物、植物的 出现  植物加入到制造氧气的行列  氧气的出现改变了地球生物的构成，决定了生物进化的方 向  原始的厌氧微生物消失或躲到“角落

举例:微生物与土壤形成 ●土壤维持着陆地表面的水分和有机质,为植物提供生长的 场所 ●土壤是微生物的最主要的藏身之所,每克土壤中往往含有 亿到十亿个细菌的细胞。 ●最初土壤由岩石、火山灰等物质经过长期复杂的地理过程 逐渐形成。 ●微生物在这个过程中起到向土壤中增加有机质、矿物质的 作用 檄生物与人类健康2018/钟江 3微生物与世界9

3微生物与世界9 举例：微生物与土壤形成  土壤维持着陆地表面的水分和有机质，为植物提供生长的 场所  土壤是微生物的最主要的藏身之所，每克土壤中往往含有 一亿到十亿个细菌的细胞。  最初土壤由岩石、火山灰等物质经过长期复杂的地理过程 逐渐形成。  微生物在这个过程中起到向土壤中增加有机质、矿物质的 作用

、微生物与环境 ●现实世界中的微生物仍在参与自然界中各种化学、物理过程, 发挥不可替代的作用 ■元素的循环 能量的转换 光合作用 发酵作用 产甲烷作用 CH ■自然地理过程 醇、有机酸 CO2+H2O O2+CH,O co,+H2 呼吸作用 化石燃料 微生物与碳素循环:既是分解者,又是合成者 分解有机物:把碳水化合物分解形成CO2地球上90%的 CO2是微生物形成的 合成有机物者:有些微生物可以利用CQ2的光合作用 檄生物与人类健康2018/钟江 3微生物与世界10

3微生物与世界10 二、微生物与环境  现实世界中的微生物仍在参与自然界中各种化学、物理过程， 发挥不可替代的作用  元素的循环  能量的转换  自然地理过程 微生物与碳素循环：既是分解者，又是合成者 • 分解有机物：把碳水化合物分解形成CO2 地球上90％的 CO2是微生物形成的 • 合成有机物者：有些微生物可以利用CO2的光合作用