像科学家一样实验：科学实验.ppt

1、第2节 生物科学的学习过程,在木桶里装上小麦，再盖上一件脏衬衫。这样脏衬衫的气味与小麦的气味混合，小麦开始变质。三周后，小麦变成老鼠从木桶中跳了出来。,这其实不是一个童话，而是1652年荷兰科学家黑尔蒙特发表的一篇实验报告。这种近乎荒谬的无稽之谈出现在一篇实验报告里是有着深刻的历史原因的。首先，当时人们对科学近乎无知，其次，是受到古希腊大科学家亚里士多德的“生物自然发生学说”的影响。,自然发生学说,自然发生学说：从古希腊到19世纪中叶，在生命起源问题上流传时间最长、影响最大的是自然发生说。这种学说认为有机体可从无生命物质自发地产生。如果把小麦、谷物连同脏东西放在阴暗的空洞中，就自然会产生老鼠。

2、同样，如果放一块肉，时间长了就自然会在肉上产生苍蝇的幼虫-蛆，即所谓腐肉生蛆。一直到17世纪，绝大多数人都对这一理论深信不疑，就连伟大的科学家牛顿也不例外，他甚至认为植物是由彗星尾巴变弱后形成的.,为了证明事实并非如此，勇敢的科学家们开始了艰难的探索。今天我们一起来了解科学家挑战“自然发生说”的实验。并从中了解生物学科的学习方法。,自生论的动摇,第一个对“自然发生论”提出怀疑的是一个意大利医生，名叫雷迪（Francesco Redi,1626年1697年）。他做了一个实验：把一块鲜肉分成两份，分别放入两个洁净的容器内，一个容器口上加上牛皮罩，另一个容器敞口。过一段时间，他发现两块鲜肉都已腐败，

3、无罩容器内的腐肉上长有蛆虫，而有罩容器内的腐肉上却没有蛆虫。于是，雷迪断定，腐肉表面的蛆虫是由外面的苍蝇排卵所致，而不是由腐肉直接产生的。,雷迪的实验,两个完全相同的肉块放在两个完全相同的罐子中,不封口,用布封口,实验变量：苍蝇是否与肉接触,开口的罐子中肉变质并有蛆，封口的罐子中的肉上没有蛆,结论,雷迪的实验结论,苍蝇是由亲代苍蝇在腐肉上产的卵发育而来的；无论是苍蝇还是蛆都不会从腐肉中自然发生。,雷迪值得肯定的地方：实事求是,雷迪成功地解释了蛆是苍蝇在肉上产的卵孵化而成的 ，但是，由于列文虎克发现了到处都有小的动物，如纤毛虫以及细菌等，人们觉得小的动物是可以自然发生的。主张生物进化的先驱拉马克

4、也认为小的滴虫（如鞭毛虫、纤毛虫条）等可以自然发生，其他生物则是从这些自然发生的小生物进化发展而来的。因此雷迪没有否认自然发生说，只是说自然发生说还未证实。,雷迪的实验第一次动摇了生物是自然产生的说法。大约在他做实验的同时，1674年，列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek,1632年1723年）发现了人们过去从不知道的微生物的存在。于是一些“自然发生论”观点的支持者又据此提出，动植物虽然不可以自然产生，但是微生物是可以的。英国学者尼达姆（John Needham，1713年1781年）还用“干草等浸泡在烧瓶中会产生微生物”的实验证明了“自然发生论”,还说“用显微镜看到一些小

5、动物，从羊肉汁里奇妙地生了出来”，这个发现在当时的学术界引起了轰动。,尼达姆的实验,发现肉汤中滋生了大量微生物,煮沸的羊肉汤软木塞塞紧瓶口几天,用显微镜观察,结论,尼达姆的实验结论,尼达姆的实验使许多科学家相信，微生物的确能自然发生。,“尼斯”之战,究竟微生物能不能自然产生呢？许多科学家开展了实验，其中最著名的是意大利生理学家斯巴兰扎尼（Lazzaro Spallanzani,1729年1799年）。 斯巴兰扎尼从小就喜欢小动物，经常和蚂蚱、甲虫等做伴。他支持雷迪的观点，认为生命不可能自发产生，包括微生物在内，一定都有母体，就像每个人都有母亲一样。 看到尼达姆的言论后，斯巴兰扎尼坚决不相信“小

6、动物会从羊肉汁里生了出来”。他想，可能是尼达姆在做实验时，没有把瓶盖盖上，或者是加热的时间还不够。为了证明尼达姆的错误，他把几个装了肉汤的瓶口封死，然后用大火熬，其中一部分瓶子只煮几分钟，而另一部分瓶子则煮几小时。几天后，他用显微镜在只煮过几分钟的瓶子里确实看到许多“小动物在蹦跳”，但是在煮过几小时的瓶里却什么也看不见。他在论文这样解释，这是由于这些“小动物”的生命力能经得起几分钟的热力，仍然能在母体中繁殖，而经过 大火长时间熬煮后就无法繁殖了。,斯巴兰扎尼的实验,塞上软木塞，煮沸2min,实验开始,实验后一段时间,塞上软木塞，煮沸1h,A,B,污染,污染,斯巴兰扎尼的实验,实验开始,实验后一

7、段时间,密封，煮沸2min,密封，煮沸1h,污染,未污染,C,D,结论,尼达姆终于无话可说了，在这场用实验说话的“尼斯”之战中，斯巴兰扎尼打了一个漂亮的胜仗。不过，真正彻底推翻“自然发生论”的是著名的法国微生物学家巴斯德（Louis Pasteur,1822年1895年）。,新的问题,斯巴兰扎尼的烧瓶中缺乏足够的空气，因而不能否定“自然发生说”。,巴斯德是“自然发生论”的坚决反对者，他非常赞同斯巴兰扎尼的论断，并设计了更为严密的实验。他把肉汤灌进两个烧瓶里，第一个烧瓶就是普通的烧瓶，瓶口竖直朝上；而给第二个烧瓶安装了一个S形状的长颈，称为鹅颈瓶。然后把肉汤煮沸、冷却。两个瓶子都没有用塞子塞住瓶

8、口，而是敞开着，外界的空气可以畅通无阻地与肉汤表面接触。过了三天，第一个烧瓶里出现了微生物，第二个烧瓶里却没有。他把第二个瓶子继续放下去：一个月、两个月，一年、两年直至四年后，鹅颈瓶里的肉汤仍然清澈透明，没有变质和产生生命！,巴斯德做实验,巴斯德的鹅颈瓶实验,鹅颈瓶实验,是什么力量让鹅颈瓶里的肉汤可以保存四年之久呢？巴斯德解释说，因为第一个烧瓶是顶端开口，悬浮在空气中的尘埃和微生物可以落入瓶颈直达液体，微生物在肉汤里得到充足的营养而生长繁殖，于是引起了肉汤的变质。而在鹅颈瓶中，当把烧瓶中的肉汤煮沸时，不仅瓶中的微生物被杀死了，水蒸气把瓶颈中的微生物也杀死了。等到汤放凉时，新鲜的空气就可以通过瓶

9、颈自由进到瓶子中，而带菌的灰尘由于比空气重，在长颈向下弯曲处就被拦截了，因此不会落入肉汤中生长繁殖引起腐败变质。,通过大量富有成效的实验和一次又一次言辞犀利的论战，最终，巴斯德成功地推翻了“生物能从无生命的物质中自然产生出来”的理论。“自然发生论”这一影响了全世界上千年的思想就此被画上休止符。,由以上案例我们可以总结出生物科学的研究方法：,观察描述法 比较法 实验法,比较法,雷迪的实验 实验中除了变量不同以外要确保其他因素都相同,对肉汤加热的时间是否足够长？微生物可能通过软木塞进入瓶内?,将盛有肉汤的烧瓶密封在沸水中煮足够长的时间,则肉汤不会被污染,P7图12（2min/1h、软木塞/熔化玻璃密封瓶口）,只有密封且在沸水中煮1h的肉汤未被污染,生命不是自然发生的,斯巴兰扎尼的实验,微生物能自然