生命的起源(恢复)

第三章生物的进化 第一节地球上生命的起源 制作 K12雅狐 美丽的星球 小天体撞击地球 地球上的陨石坑 球形膜小泡 人类从来没有停止探索生命的脚步 原始地球表面想象图 生命起源的各种假说 生命起源的各种假说 1 自然发生说 参看P50技能训练 2 宇生说 3 热泉生态系统 4 化学起源说 这是20世纪70年代以来 部分学者提出的观点 1 生命起源与热泉生态系统 20世纪70年代未 科学家在东太平洋的加拉帕戈斯群岛附近发现了几处深海热泉 在这些热泉里生活着众多的生物 包括管栖蠕虫 蛤类和细菌等兴旺发达的生物群落 这些生物群落生活在一个高温 热泉喷口附近的温度达到300 以上 高压 缺氧 偏酸和无光的环境中 首先是这些化能自养型细菌利用热泉喷出的硫化物所得到的能量去还原二氧化碳而制造有机物 然后其他动物以这些细菌为食物而维持生活 但另一些学者认为 生命可能是从地球表面产生 随后就蔓延到深海热泉喷口周围 以后的撞击毁灭了地球表面所有的生命 只有隐藏在深海喷口附近的生物得以保存下来并繁衍后代 因此 这些喷口附近的生物虽然不是地球上最早出现的 但却是现存所有生物的共同祖先 部分学者认为 热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质 而且还可以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响 因此热泉生态系统是孕育生命的理想场所 热泉生态系统 2 有关生命起源的 宇生说 这一假说认为 地球上最早的生命或构成生命的有机物 来自于其他宇宙星球或星际尘埃 持这种假说的学者认为 某些微生物孢子可以附着在星际尘埃颗粒上而落入地球 从而使地球有了初始的生命 但我们知道 宇宙空间的物理条件 如紫外线等各种高能射线以及温度等条件对生命都是致命的 而且 即使有这些生命 在它们随着陨石穿越大气层到达地球的过程中 也会因温度太高而被杀死 因此 像微生物孢子这一水平的生命形态看来是不大可能从天外飞来的 但是 一些学者认为 一些构成生命的有机物完全有可能来自宇宙空间 1969年9月28日 科学家发现 坠落在澳大利亚麦启逊镇的一颗炭质陨石中就含有18种氨基酸 其中6种是构成生物的蛋白质分子所必须的 科学研究表明 一些有机分子如氨基酸 嘌呤 嘧啶等分子可以在星际尘埃的表面产生 这些有机分子可能由彗星或其陨石带到地球上 并在地球上演变为原始的生命 3 关于生命起源的 自然发生说 自然发生说是19世纪前广泛流行的理论 这种学说认为 生命是从无生命物质自然发生的 如 我国古代认为的 腐草化为萤 即萤火虫是从腐草堆中产生的 腐肉生蛆等 在西方 亚里士多德 公元前384 公元前322 就是一个自然发生论者 有的人还通过 实验 证明 将谷粒 破旧衬衫塞入瓶中 静置于暗处 21天后就会产生老鼠 并且让他惊讶的是 这种 自然 发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同 将肉汤置于烧瓶中加热 沸腾后让其冷却 如果将烧瓶开口放置 肉汤中很快就繁殖生长出许多微生物 但如果在瓶口加上一个棉塞 再进行同样的实验 肉汤中就没有微生物繁殖 斯巴兰让尼认为 肉汤中的小生物来自空气 而不是自然发生的 斯巴兰让尼的实验为科学家进一步否定 自然发生论 奠定了坚实的基础 1860年 法国微生物学家巴斯德设计了一个简单但令人信服的实验 彻底否定了自然发生说 18世纪时 意大利生物学家斯巴兰让尼 1729 1799 发现 有关生命起源的 化学起源说 化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说 这一假说认为 地球上的生命是在地球温度逐步下降以后 在极其漫长的时间内 由非生命物质经过极其复杂的化学过程 一步一步地演变而成的 原始地球假象图 原始的海洋 还原性大气 模拟降雨 加热 米勒实验装置 米勒先给烧瓶加热 使水蒸汽在管中循环 接着他通过两个电极放电产生电火花 模拟原始天空的闪电 以激发密封装置中的不同气体发生化学反应 而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体 又流回底部的烧瓶 即模拟降雨的过程 经过一周持续不断的实验和循环之后 米勒分析其化学成分时发现 其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物 同时还形成了氰氢酸 而氰氢酸可以合成腺嘌呤 腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位 米勒的实验试图向人们证实 生命起源的第一步 从无机小分子物质形成有机小分子物质 在原始地球的条件下是完全可能实现的 米勒的实验 化学进化阶段 生命的起源 1 46亿年的原始的地球的特点 炽热的 天空中赤日炎炎 电闪雷鸣 地面上火山喷发 熔岩横溢 一切元素都呈气体状态 不存在生命 1 场所 2 物质 3 能量 原始大气和原始海洋 甲烷 CH4 氨 NH3 水 H2O 氢气 H2 硫化氢 H2S 氰化氢 HCN 等等 宇宙射线 紫外线 闪电 火山喷发释放的能量等等 2 原始地球为生命起源提供的条件 火山爆发形成原始大气 反应物 条件 产物 原始大气 甲烷 CH4 氨 NH3 水 H2O 氢 H2 硫化氢 H2S 氰化氢 HCN 宇宙射线紫外线闪电 氨基酸核苷酸单糖 生命的起源 无机小分子物质 生成 形成 组成 演变 场所 原始大气 场所 原始海洋 场所 原始海洋 特点 特点 原始界膜和原始的物质交换 具有原始的新陈代谢和繁殖能力 有机小分子物质 有机高分子物质 多分子体系 原始生命 场所 原始海洋 CH4 NH4 H2O H2 氨基酸 单糖 核苷酸 蛋白质 核酸 生命的起源 无机小分子物质 生成 形成 组成 演变 第一阶段 场所 实验 第二阶段 场所 过程 第三阶段 场所 过程 第四阶段 场所 过程 原始大气 1953 美国米勒 原始海洋 聚合 缩合 原始海洋 原始海洋 浓缩 凝聚 长期演变 相互作用 特点 特点 原始界膜和原始的物质交换 原始新陈代谢和繁殖 有机小分子物质 有机高分子物质 多分子体系 原始生命 中国科学家在探索生命中做的重大贡献 1 原始地球条件下 氨基酸等小分子物质形成的场所是 A 原始大气B 原始海洋C 原始陆地D 原始海洋和陆地 正确答案 A 练习 2 原始地球条件下 生命起源于 A 原始陆地B 原始海洋C 原始大气D 火山附近 正确答案 B 3 我国在生命起源问题上 取得了重大成就 1965年科学工作者人工合成了 A 氨基酸B 酵母丙氨酸转运核糖核