进化生物学课程论文.doc

课程论文首页院、系（部）专业班级学号姓名任课教师课程名称看电影学进化论文题目地球生命起源学说综述成绩评语 签字： 年 月 日复核人意见 签字： 年 月 日地球生命起源学说综述摘要：本文通过对“宇生论”和“地球化学进化说”等各种观点的总结与探讨，论述了生命的起源问题。无论是“宇宙来源说”还是“地球化学起源说”关于原始生命的诞生，都是由无机小分子物质组成多分子体系，多分子体系又演化成有生命的物质团块，大团块裂解成小团块再继续生长的原始的繁殖经过漫长的演化形成现代生命。关键词：生命;生命起源;起源学说 前言:对生命的起源，历来有不同看法，如19世纪以前的“神创论”，把生命看成是神创造的;19世纪以来流行的“泛种论”认为生命是宇宙固有而“传播”到地球上来的等等。现代，通过大量科学实验以及对古老化石的研究，绝大多数科学家都同意，生命起源于元素的化学进化 1。关于生命起源的“神创论”者认为“宇宙万物包括人类本身，都是上帝按照一定的目的创造出来的”。“神创论”是一种唯心论，是关于生命起源的错误观点。“宇生论”和“地表化学进化说”它们认为生命起源于物质，抛弃了“神”和“上帝”的唯心因素，它们是起源说中的“唯物主义”2。因此，这两种学说的提出为研究生命起源指明了方向，也为唯物辩证法提供了重要论据。下面就“唯物主义”的两种起源说作一些探析：主体:一、关于“宇生论”这一假说提倡“一切生命来自生命”的观点，认为地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球，即“地上生命，天外飞来”。宇宙太空中的“生命胚种”可以随着陨石或其他途径跌落在地球表面，即成为最初的生命起点3。l.l“宇宙生物论”即“泛生论”持该学说的学者们认为地球上最早有机体的起源，是由于宇宙天体早已有生命存在，其微生物孢子通过陨石带到原始的地球上以后，就在适合的环境逐渐而且缓慢地发展为这些有机体，这些有机体从而成为地球上各种生命类型的祖先。星际分子和陨石中有机化合物的发现，证实了这一学说有一定的正确性，但要定论原始生命即来源于“宇宙中其他星球”，显然还缺乏较翔实和恰当的证据2。1.1.1星际分子的发现 最新的研究结果显示, 天文学家已在星际空间发现了约50种有机分子,例如,在银河系中心的尘埃层中发现了含有碳、氢、氧的乙醇分子和蔗糖分子。科学家认为这些有机分子与其它分子组合,可以形成更复杂的结构,进而可参与形成核酸地球上一切生生命的基础4。1.1.2 陨石中有机化合物的发现 当代许多科学家认为,来自太空的陨星和彗星可能给地球带来原始的生命形式。美国航天局的科学家2000年12月18日在澳大利亚墨尔本宣布, 30年前坠落在澳大利亚的陨石中含有微生物化石,而这颗于1969年坠落在默其森的维多利亚镇的陨石年龄为46亿岁。科学家使用新技术在该陨石中发现了这种石化的“地外生命”。电子显微镜照片显示,默其森陨石中有大量的微生物化石,而且找到了细胞壁的证据,这种“地外生命”在结构上与生活在地球上的温泉或南极洲冰盖下的微生物相似,与蓝细菌和紫硫磺细菌类似。马歇尔航天中心空间生物小组负责人理查 胡佛教授认为,这种微生物是能够在极端环境中存活的细菌。这就意味着生命有可能先是在太空中别的地方进化,然后才随着陨石来到地球上的。当然尚有另一种可能,那就是陨石在撞击地球之后把尘埃抛到了太空中,此时穿过这些尘埃的小行星或彗星有可能会沾染上一些尘埃。现代技术已能够区分陨石样本中近期的生物污染和真正的微生物化石。美国航天局的科学家正在研究分析其它6个陨石块。如果进一步的研究可排除近期生物污染,这种“地外生命”就将成为生命起源地外说的强有力物证。去年科学家成功地激活了已休眠2.5亿年的细菌,也为生命起源的地外说增加了可信性。此外,美国科学家埃弗雷德肖克和米哈伊尔佐洛托夫在对大山熔岩和尘埃的化学成分进行分析之后证实,在火山喷发过程中可能导致复杂有机分子的合成,从而组成核糖核酸分子 4。1.2“彗星论”即“生命是由彗星带来的” 学者们认为在45亿年前，受过几万颗彗星和陨石撞击无大气层的原始地球的温度高达数千度，首批地球实体结构刚刚开始形成，大约l亿年之后，地球温度才降下来，并把彗星带来的水积蓄起来，大概又过了500年时间，地球环境变得己适于产生生命了。“在10万年至1000万年间迅速进行一种化学反应，形成生物进化最古老的“链环结构”。 对以上理论持相反意见的学者，如拉美最著名的科学家之一的拉斯卡诺却认为“彗星的确带来了某些物质，但它们不是决定性的，生命诞生所需的物质在地球上已经存在”，他还认为“生命发育的原始培养液是大洋边充满脏水的水洼”。另一些科学家又认为“地球上最初可能存在活的矿物，就是这些活矿物，导致了首批细胞的产生 2 ”。 就这一假说，存在许多争议，并且这个假说实际上把生命起源的问题推到了无边无际的宇宙中去了，同时这个假说对于“宇宙中的生命又是怎样起源”的问题，仍是无法解释的 5。二、关于“化学进化说” 持这一观点的学者们认为生命的起源与地球的形成是同源的，原始地球形成后，原始生命是通过地球表面的含C、H、0、N的一些化合物通过漫长的化学反应形成的，原始生命不来自宇宙空间，而是源于地表及其原始大气层6。 只要原始物质中含有碳、氢、氧等元素，给予适当的能量，在各类矿物作用下，再加上充分的时间，完全可以产生有机高分子化合物。生命起源的过程不仅发生在太阳系星云、海面、热液口中，岩石圈中的地幔流体和对流热液可能起了主要作用。地球上的最初生命是厌氧、异养生物，为了维系最初生命的生存和发展，地球上必须有足够的可以利用的高分子有机化合物，至少在早期环境中存在有可以形成高分子有机化合物的机制。只要承认这一点，那么在远古地球环境中，适当的水、大气、岩矿及物化条件的组合，一定能够引发高分子化合物的产生甚至是生命的诞生7。2.1生命发生的总体过程地球的年龄约为45亿年。在原始地球的各种能量如太阳能、地球的凝聚能和热能、亲电等的作用下，无机物进化为有机物，低分子有机化合物进化为高分子有机化合物，最后大约在距今38亿年的太古宙初期，产生了具有遗传复制和新陈代谢能力的原始生命，实现了有机生命的无机诞生。最初的生命体属于单元细胞原核生物，只具有细胞的外形，没有细胞核。直到距今19亿年时，单元细胞的真核生物才出现，细胞结构趋于完善。从距今38亿年到8亿年，我们星球的海洋中是水生菌、藻生物的世界，迄今仍未发现较高等的植物，也没有动物化石的记录1。2.2火山和热水活动是生命诞生的关键据自然杂志的研究报告:火山和热水活动对生命的起源具关键性，生命中必不可少的核酸(RNA)需要可溶于水的磷酸盐，而在早期的地球上，磷酸盐相当稀少，火山喷发，热水剧烈活动，产生足够的磷酸盐，这表明没有火山爆发，早期地球表面要形成生命的重要物质RNA，是不可能的，生命则无法演化成现状，火山爆发产生的磷酸盐是原始生命物质形成的必要成分，因此，早期地球的火山和热水活动是原始生命产生的关键。2.3生命起源的化学途径 原始生命的形成必需通过地表化学进化实现恩格斯在反杜林论一书中写道“生命的起源必然是通过化学途径实现的”。2.3.1细菌有力佐证化学进化1890年维诺格拉德斯基发现，“硝化细菌能吸取外界的氨或亚硝酸使之氧化，并利用氧化时获得的能量，把CO2转换成有机物。”奥斯本在生命的起源与进化一书中，把这种物质看作是“生命的原始形态”。在微生物世界中固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌能将无机物合成有机物，对“化学起源说”是一个有力的佐证。2.3.2 海底热液环境是“生命起源”的理想场所 现代海底热液系统的发现。特别是其具有的极端环境条件以及特殊生态系统，极大的丰富了人们对地球上各种地质、地球化学以及生物现象的认识。在海底热液喷口发现后，“生命起源于海底热液环境”的科学假说便被提了出来。对照前文中提到的“生命起源必需”的几个关键要素，就会发现海底热液环境是“生命起源”的理想场所。首先，覆盖地球表层的海洋早在42亿年前(始太古代)就已经形成了，此时由于地球构造活动频繁，导致热液喷口在海底是非常普遍的。其次，海水下渗过程中，通过其在洋壳深部的持续循环，可以持续产生高浓度的还原态的金属离子和挥发性气体，同时由于其与海水理化性质的差异，热液与海水会发生各种无机化学反应，可以满足生命起源过程中的物质和能量需求。再者，在海底热液喷口及其环境周围中，由于在很小的空间尺度上(厘米至毫米级)发育着巨大的物理和化学梯度并形成各种各样不同条件的微环境，可以大大缩短生命演化的时间，从而与地质记录的时间窗口相吻合。另外。海底热液环境中，一些非生物化学途径可以形成一些初级有机物，能够为地球上生命的起源与演化提供最初的有机质积累。例如，模拟实验表明利用适当的催化剂，可以使热液中溶解的H2和C02反应。形成CH4，C2 H6和c3H8甚至是更高碳数的烷烃，从而证明了海底热液环境中有机物质非生物合成的可行性8。随着地球的形成，原始尘云物质因凝聚收缩而使内部密度、温度、压力和质点的相互作用递增，在一定能量的促使下，简单有机分子和某些无机物分子逐步化合成复杂的有机物(即从生命小分子到大分子);合成的有机物又随地球形成中的物质向地表迁移，直至逸出地表，成为原始海洋的重要成分3。展望：生命的出现，决不仅仅看作是偶然性的产物，也不仅仅看作是自然选择的结果，有它内在的必然性，这种必然性正是需要我们去探索。我们知道，任何客观事物的发展变化，我们应唯物辩证的去看待、分析，探寻其规律，无论是“宇宙来源说”还是“地球化学起源说”关于原始生命的诞生，都是由无机小分子物质组成多分子体系，多分子体系又演化成有生命的物质团块，大团块裂解成小团块再继续生长的原始的繁殖经过漫长的演化形成现代生命。参考文献：1 徐世球，肖诗宇. 地球生命的起源与进化. 小学自然教学J，2001,(05)：39-402 李仁全.地球原始生命起源学说综述. 四川职业技术学院学报J，2004,14(04)：81-82,943 包华.生命漫谈.当代经理人J,2