生命的起源 (2)

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1、 小 天 體 撞 擊 地 球地 球 上 的 隕 石 坑球 形 膜 小 泡 人 類 從 來 沒 有 停 止 探 索 生 命 的 腳 步 生 命 起 源 的 各 種 假 說 生 命 起 源 的 各 種 假 說1、 自 然 發(fā) 生 說 （ 參 看 P50技 能 訓 練 ）2、 宇 生 說3、 熱 泉 生 態(tài) 系 統(tǒng)4、 化 學 起 源 說 這 是 20世 紀 70年 代 以 來 ， 部 分 學 者 提 出 的 觀 點 。1、 生 命 起 源 與 熱 泉 生 態(tài) 系 統(tǒng) 20世 紀 70年 代 未 ， 科 學 家 在 東 太 平 洋 的 加 拉 帕 戈斯 群 島 附 近 發(fā) 現(xiàn) 了 幾 處 深 海 熱

2、 泉 ， 在 這 些 熱 泉 里 生 活著 眾 多 的 生 物 ， 包 括 管 棲 蠕 蟲 、 蛤 類 和 細 菌 等 興 旺 發(fā)達 的 生 物 群 落 。 這 些 生 物 群 落 生 活 在 一 個 高 溫 （ 熱 泉噴 口 附 近 的 溫 度 達 到 300 以 上 ） 、 高 壓 、 缺 氧 、 偏酸 和 無 光 的 環(huán) 境 中 。 首 先 是 這 些 化 能 自 養(yǎng) 型 細 菌 利 用熱 泉 噴 出 的 硫 化 物 所 得 到 的 能 量 去 還 原 二 氧 化 碳 而 制造 有 機 物 ， 然 后 其 他 動 物 以 這 些 細 菌 為 食 物 而 維 持 生活 但 另 一 些 學

3、者 認 為 ， 生 命 可 能 是 從 地 球 表 面 產(chǎn) 生 ，隨 后 就 蔓 延 到 深 海 熱 泉 噴 口 周 圍 。 以 后 的 撞 擊 毀 滅 了地 球 表 面 所 有 的 生 命 ， 只 有 隱 藏 在 深 海 噴 口 附 近 的 生物 得 以 保 存 下 來 并 繁 衍 后 代 。 因 此 ， 這 些 噴 口 附 近 的生 物 雖 然 不 是 地 球 上 最 早 出 現(xiàn) 的 ， 但 卻 是 現(xiàn) 存 所 有 生物 的 共 同 祖 先 。 部 分 學 者 認 為 ， 熱 泉 噴 口 附 近 的 環(huán) 境 不 僅 可 以 為生 命 的 出 現(xiàn) 以 及 其 后 的 生 命 延 續(xù) 提 供

4、所 需 的 能 量 和 物質(zhì) ， 而 且 還 可 以 避 免 地 外 物 體 撞 擊 地 球 時 所 造 成 的 有害 影 響 ， 因 此 熱 泉 生 態(tài) 系 統(tǒng) 是 孕 育 生 命 的 理 想 場 所 。熱 泉 生 態(tài) 系 統(tǒng) 2、 有 關(guān) 生 命 起 源 的 “ 宇 生 說 ” 這 一 假 說 認 為 ， 地 球 上 最 早 的 生 命 或 構(gòu) 成 生 命 的有 機 物 ， 來 自 于 其 他 宇 宙 星 球 或 星 際 塵 埃 。 持 這 種假 說 的 學 者 認 為 ， 某 些 微 生 物 孢 子 可 以 附 著 在 星 際塵 埃 顆 粒 上 而 落 入 地 球 ， 從 而 使 地 球

5、 有 了 初 始 的 生命 。 但 我 們 知 道 ， 宇 宙 空 間 的 物 理 條 件 ， 如 紫 外 線 等各 種 高 能 射 線 以 及 溫 度 等 條 件 對 生 命 都 是 致 命 的 ，而 且 ， 即 使 有 這 些 生 命 ， 在 它 們 隨 著 隕 石 穿 越 大 氣層 到 達 地 球 的 過 程 中 ， 也 會 因 溫 度 太 高 而 被 殺 死 。因 此 ， 像 微 生 物 孢 子 這 一 水 平 的 生 命 形 態(tài) 看 來 是 不大 可 能 從 天 外 飛 來 的 。 但 是 ， 一 些 學 者 認 為 ， 一 些構(gòu) 成 生 命 的 有 機 物 完 全 有 可 能 來

6、自 宇 宙 空 間 。 1969年 9月 28日 ， 科 學 家 發(fā) 現(xiàn) ， 墜 落 在 澳 大 利亞 麥 啟 遜 鎮(zhèn) 的 一 顆 炭 質(zhì) 隕 石 中 就 含 有 18種 氨 基 酸 ，其 中 6種 是 構(gòu) 成 生 物 的 蛋 白 質(zhì) 分 子 所 必 須 的 。 科學 研 究 表 明 ， 一 些 有 機 分 子 如 氨 基 酸 、 嘌 呤 、 嘧啶 等 分 子 可 以 在 星 際 塵 埃 的 表 面 產(chǎn) 生 ， 這 些 有 機分 子 可 能 由 彗 星 或 其 隕 石 帶 到 地 球 上 ， 并 在 地 球上 演 變 為 原 始 的 生 命 。 3、 關(guān) 于 生 命 起 源 的 “ 自 然 發(fā)

7、 生說 ” 自 然 發(fā) 生 說 是 19世 紀 前 廣 泛 流 行 的 理 論 ， 這種 學 說 認 為 ， 生 命 是 從 無 生 命 物 質(zhì) 自 然 發(fā) 生 的 。如 ， 我 國 古 代 認 為 的 “ 腐 草 化 為 螢 ” （ 即 螢 火蟲 是 從 腐 草 堆 中 產(chǎn) 生 的 ） ， 腐 肉 生 蛆 等 。 在 西方 ， 亞 里 士 多 德 （ 公 元 前 384公 元 前 322） 就是 一 個 自 然 發(fā) 生 論 者 ， 有 的 人 還 通 過 “ 實 驗 ”證 明 ， 將 谷 粒 、 破 舊 襯 衫 塞 入 瓶 中 ， 靜 置 于 暗處 ， 21天 后 就 會 產(chǎn) 生 老 鼠 ，

8、 并 且 讓 他 驚 訝 的 是 ，這 種 “ 自 然 ” 發(fā) 生 的 老 鼠 竟 和 常 見 的 老 鼠 完 全相 同 。 將 肉 湯 置 于 燒 瓶 中 加 熱 ， 沸 騰 后 讓 其 冷 卻 ， 如果 將 燒 瓶 開 口 放 置 ， 肉 湯 中 很 快 就 繁 殖 生 長 出許 多 微 生 物 ； 但 如 果 在 瓶 口 加 上 一 個 棉 塞 ， 再進 行 同 樣 的 實 驗 ， 肉 湯 中 就 沒 有 微 生 物 繁 殖 。斯 巴 蘭 讓 尼 認 為 ， 肉 湯 中 的 小 生 物 來 自 空 氣 ，而 不 是 自 然 發(fā) 生 的 。 斯 巴 蘭 讓 尼 的 實 驗 為 科 學家 進

9、 一 步 否 定 “ 自 然 發(fā) 生 論 ” 奠 定 了 堅 實 的 基 礎(chǔ) 。1860年 ， 法 國 微 生 物 學 家 巴 斯 德 設(shè) 計 了 一 個 簡單 但 令 人 信 服 的 實 驗 ， 徹 底 否 定 了 自 然 發(fā) 生 說 。18世 紀 時 ， 意 大 利 生 物 學 家 斯 巴 蘭讓 尼 （ 17291799） 發(fā) 現(xiàn) 有 關(guān) 生 命 起 源 的 “ 化 學 起 源 說 ” 化 學 起 源 說 是 被 廣 大 學 者 普 遍 接 受 的 生 命起 源 假 說 。 這 一 假 說 認 為 ， 地 球 上 的 生 命 是在 地 球 溫 度 逐 步 下 降 以 后 ， 在 極 其 漫

10、 長 的 時間 內(nèi) ， 由 非 生 命 物 質(zhì) 經(jīng) 過 極 其 復(fù) 雜 的 化 學 過程 ， 一 步 一 步 地 演 變 而 成 的 。 原 始 地 球 假 象 圖 原 始 的 海 洋 “還 原 性 大 氣 ”模 擬 降 雨加 熱 米 勒 實 驗 裝 置 米 勒 先 給 燒 瓶 加 熱 ， 使 水 蒸 汽 在 管 中 循 環(huán) ， 接 著 他 通過 兩 個 電 極 放 電 產(chǎn) 生 電 火 花 ， 模 擬 原 始 天 空 的 閃 電 ， 以 激發(fā) 密 封 裝 置 中 的 不 同 氣 體 發(fā) 生 化 學 反 應(yīng) ， 而 球 型 空 間 下 部連 通 的 冷 凝 管 讓 反 應(yīng) 后 的 產(chǎn) 物 和 水

11、 蒸 汽 冷 卻 形 成 液 體 ， 又流 回 底 部 的 燒 瓶 ， 即 模 擬 降 雨 的 過 程 。 經(jīng) 過 一 周 持 續(xù) 不 斷的 實 驗 和 循 環(huán) 之 后 。 米 勒 分 析 其 化 學 成 分 時 發(fā) 現(xiàn) ， 其 中 含有 包 括 5種 氨 基 酸 和 不 同 有 機 酸 在 內(nèi) 的 各 種 新 的 有 機 化 合物 ， 同 時 還 形 成 了 氰 氫 酸 ， 而 氰 氫 酸 可 以 合 成 腺 嘌 呤 ， 腺嘌 呤 是 組 成 核 苷 酸 的 基 本 單 位 。 米 勒 的 實 驗 試 圖 向 人 們 證 實 ， 生 命 起 源 的 第 一 步 ， 從無 機 小 分 子 物

12、質(zhì) 形 成 有 機 小 分 子 物 質(zhì) ， 在 原 始 地 球 的 條 件下 是 完 全 可 能 實 現(xiàn) 的 。米 勒 的 實 驗 -化 學 進 化 階 段 生命的起源1、 46億 年 的 原 始 的 地 球 的 特 點 ： 熾 熱 的 ， 天 空 中 赤 日 炎 炎 ， 電 閃 雷 鳴 ，地 面 上 火 山 噴 發(fā) ， 熔 巖 橫 溢 。 一 切 元 素 都 呈氣 體 狀 態(tài) ， 不 存 在 生 命 （ 1） 、 場 所 ：（ 2） 、 物 質(zhì) ：（ 3） 、 能 量 ：原始大氣和原始海洋甲 烷 （ CH4） 、 氨 （ NH3） 、 水（ H2O） 、 氫 氣 （ H2） 、 硫 化 氫（

13、 H 2S） 、 氰 化 氫 （ HCN） 等 等宇宙射線、紫外線、閃電、火山噴發(fā)釋放的能量等等2、 原 始 地 球 為 生 命 起 源 提 供 的 條 件 火山爆發(fā)形成原始大氣反 應(yīng) 物 條 件 產(chǎn) 物原始大氣甲 烷 （ CH 4）氨 （ NH 3）水 （ H 2O）氫 （ H 2）硫 化 氫 （ H 2S）氰 化 氫 （ H CN）宇宙射線紫外線閃電氨 基 酸核 苷 酸單 糖 無 機 小 分 子 物 質(zhì)生 成形 成 組 成演 變 場 所 ： 原 始 大 氣場 所 ： 原 始 海 洋場 所 ： 原 始 海 洋特 點 ：特 點 ： 原 始 界 膜 和 原 始 的 物 質(zhì) 交 換具 有 原 始

14、的 新 陳 代 謝 和 繁 殖 能 力有 機 小 分 子 物 質(zhì)有 機 高 分 子 物 質(zhì)多 分 子 體 系原 始 生 命 場 所 ： 原 始 海 洋 CH4NH4 H2OH2 氨 基 酸 單 糖核 苷 酸 蛋 白 質(zhì) 核 酸 無 機 小 分 子 物 質(zhì)生成 形成 組成演變 第 一階 段 場 所實 驗第 二階 段 場 所過 程第 三階 段 場 所過 程第 四階 段 場 所過 程 原 始 大 氣1953、 美 國 米 勒 原 始 海 洋聚 合 、 縮 合原 始 海 洋原 始 海 洋濃 縮 、 凝 聚長 期 演 變 、 相 互 作 用特 點 特 點 原 始 界 膜 和原始的 物質(zhì)交換原始新陳代謝和

15、繁殖有 機 小 分 子 物 質(zhì)有 機 高 分 子 物 質(zhì)多 分 子 體 系原 始 生 命 中 國 科 學 家 在 探 索 生 命 中 做 的 重 大 貢 獻 1、 原 始 地 球 條 件 下 ， 氨 基 酸 等 小 分 子 物 質(zhì) 形 成 的 場所 是 ： A、 原 始 大 氣 B、 原 始 海 洋 C、 原 始 陸 地 D、 原 始 海 洋 和 陸 地 正 確 答 案 ： A練 習 ： 2、 原 始 地 球 條 件 下 ， 生 命 起 源 于 ： A、 原 始 陸 地 B、 原 始 海 洋 C、 原 始 大 氣 D、 火 山 附 近正 確 答 案 ： B 3、 我 國 在 生 命 起 源 問

16、 題 上 ， 取 得 了 重 大 成 就 ， 1965年 科 學 工 作 者 人 工 合 成 了 ： A、 氨 基 酸 B、 酵 母 丙 氨 酸 轉(zhuǎn) 運 核 糖 核 酸 C、 脫 氧 核 糖 D、 結(jié) 晶 牛 胰 島 素正 確 答 案 ： D 4、 原 始 生 命 誕 生 的 重 要 標 志 是 ： A、 具 有 原 始 界 膜 和 物 質(zhì) 交 換 能 力 B、 具 有 蛋 白 質(zhì) 和 核 酸 的 相 互 作 用 C、 具 原 始 的 新 陳 代 謝 和 自 我 繁 殖 能 力 D、 具 真 核 細 胞 的 細 胞 結(jié) 構(gòu)正 確 答 案 ： C 天 王 星 圖 片生 命 會 來 自 其 他 星 球 么 ？ 生 物 圈 號 夜 色地 圖月 色