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第三章生物的進(jìn)化,第一節(jié)地球上生命的起源,原始地球表面想象圖,生命起源的各種假說(shuō),生命起源的各種假說(shuō),1、自然發(fā)生說(shuō)（參看P50技能訓(xùn)練）,2、宇生說(shuō),3、熱泉生態(tài)系統(tǒng),4、化學(xué)起源說(shuō),這是20世紀(jì)70年代以來(lái)，部分學(xué)者提出的觀點(diǎn)。,1、生命起源與熱泉生態(tài)系統(tǒng),20世紀(jì)70年代未，科學(xué)家在東太平洋的加拉帕戈斯群島附近發(fā)現(xiàn)了幾處深海熱泉，在這些熱泉里生活著眾多的生物，包括管棲蠕蟲(chóng)、蛤類(lèi)和細(xì)菌等興旺發(fā)達(dá)的生物群落。這些生物群落生活在一個(gè)高溫（熱泉噴口附近的溫度達(dá)到300℃以上）、高壓、缺氧、偏酸和無(wú)光的環(huán)境中。首先是這些化能自養(yǎng)型細(xì)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(jī)物，然后其他動(dòng)物以這些細(xì)菌為食物而維持生活,但另一些學(xué)者認(rèn)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?chē)?。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(lái)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(xué)者認(rèn)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(shí)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(chǎng)所。,熱泉生態(tài)系統(tǒng),2、有關(guān)生命起源的“宇生說(shuō)”,這一假說(shuō)認(rèn)為，地球上最早的生命或構(gòu)成生命的有機(jī)物，來(lái)自于其他宇宙星球或星際塵埃。持這種假說(shuō)的學(xué)者認(rèn)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，從而使地球有了初始的生命。但我們知道，宇宙空間的物理?xiàng)l件，如紫外線等各種高能射線以及溫度等條件對(duì)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(dá)地球的過(guò)程中，也會(huì)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(lái)是不大可能從天外飛來(lái)的。但是，一些學(xué)者認(rèn)為，一些構(gòu)成生命的有機(jī)物完全有可能來(lái)自宇宙空間。,1969年9月28日，科學(xué)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(xué)研究表明，一些有機(jī)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(jī)分子可能由彗星或其隕石帶到地球上，并在地球上演變?yōu)樵嫉纳?3、關(guān)于生命起源的“自然發(fā)生說(shuō)”,自然發(fā)生說(shuō)是19世紀(jì)前廣泛流行的理論，這種學(xué)說(shuō)認(rèn)為，生命是從無(wú)生命物質(zhì)自然發(fā)生的。如，我國(guó)古代認(rèn)為的“腐草化為螢”（即螢火蟲(chóng)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(gè)自然發(fā)生論者，有的人還通過(guò)“實(shí)驗(yàn)”證明，將谷粒、破舊襯衫塞入瓶中，靜置于暗處，21天后就會(huì)產(chǎn)生老鼠，并且讓他驚訝的是，這種“自然”發(fā)生的老鼠竟和常見(jiàn)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(kāi)口放置，肉湯中很快就繁殖生長(zhǎng)出許多微生物；但如果在瓶口加上一個(gè)棉塞，再進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，肉湯中就沒(méi)有微生物繁殖。斯巴蘭讓尼認(rèn)為，肉湯中的小生物來(lái)自空氣，而不是自然發(fā)生的。斯巴蘭讓尼的實(shí)驗(yàn)為科學(xué)家進(jìn)一步否定“自然發(fā)生論”奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1860年，法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單但令人信服的實(shí)驗(yàn)，徹底否定了自然發(fā)生說(shuō)。,18世紀(jì)時(shí)，意大利生物學(xué)家斯巴蘭讓尼（1729—1799）發(fā)現(xiàn),有關(guān)生命起源的“化學(xué)起源說(shuō)”,化學(xué)起源說(shuō)是被廣大學(xué)者普遍接受的生命起源假說(shuō)。這一假說(shuō)認(rèn)為，地球上的生命是在地球溫度逐步下降以后，在極其漫長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，由非生命物質(zhì)經(jīng)過(guò)極其復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程，一步一步地演變而成的。,,原始的海洋,“還原性大氣”,,,模擬降雨,加熱,,米勒實(shí)驗(yàn)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(guò)兩個(gè)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(xué)反應(yīng)，而球型空間下部連通的冷凝管讓反應(yīng)后的產(chǎn)物和水蒸汽冷卻形成液體，又流回底部的燒瓶，即模擬降雨的過(guò)程。經(jīng)過(guò)一周持續(xù)不斷的實(shí)驗(yàn)和循環(huán)之后。米勒分析其化學(xué)成分時(shí)發(fā)現(xiàn)，其中含有包括5種氨基酸和不同有機(jī)酸在內(nèi)的各種新的有機(jī)化合物，同時(shí)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(shí)驗(yàn)試圖向人們證實(shí)，生命起源的第一步，從無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)形成有機(jī)小分子物質(zhì)，在原始地球的條件下是完全可能實(shí)現(xiàn)的。,米勒的實(shí)驗(yàn)-化學(xué)進(jìn)化階段,,生命的起源,1、46億年的原始的地球的特點(diǎn)：,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(chǎng)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（H2S）、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?yàn)樯鹪刺峁┑臈l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（CH4）氨（NH3）水（H2O）氫（H2）硫化氫（H2S）氰化氫（HCN）,,宇宙射線紫外線閃電,,氨基酸核苷酸單糖,,,生命的起源,,,,,無(wú)機(jī)小分子物質(zhì),生成,形成,組成,演變,場(chǎng)所：原始大氣,場(chǎng)所：原始海洋,場(chǎng)所：原始海洋,特點(diǎn)：,特點(diǎn)：,原始界膜和原始的物質(zhì)交換,具有原始的新陳代謝和繁殖能力,有機(jī)小分子物質(zhì),有機(jī)高分子物質(zhì),多分子體系,原始生命,場(chǎng)所：原始海洋,,,,生命的起源,,,,,,,,,,,無(wú)機(jī)小分子物質(zhì),生成,形成,組成,演變,,第一階段,,,場(chǎng)所,實(shí)驗(yàn),,,第二階段,,場(chǎng)所,,過(guò)程,,,第三階段,,場(chǎng)所,,過(guò)程,,,第四階段,,場(chǎng)所,,過(guò)程,,原始大氣,1953、美國(guó)米勒,原始海洋,聚合、縮合,原始海洋,原始海洋,濃縮、凝聚,長(zhǎng)期演變、相互作用,特點(diǎn),特點(diǎn),原始界膜和原始的物質(zhì)交換,原始新陳代謝和繁殖,有機(jī)小分子物質(zhì),有機(jī)高分子物質(zhì),多分子體系,原始生命,1、原始地球條件下，氨基酸等小分子物質(zhì)形成的場(chǎng)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(xí)：,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(guó)在生命起源問(wèn)題上，取得了重大成就，1965年科學(xué)工作者人工合成了：A、氨基酸B、酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)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(biāo)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(xì)胞的細(xì)胞結(jié)構(gòu),正確答案：C,