1、7.21.1 生命的起源,我们已经知道人类是由400万年前的古猿进化来的，那么古猿从哪里来的呢？,地球诞生于46亿年前，地球上最初有没有生命？最早的生物是怎样的？,如果把地球起源到现在的时间比作一年，人类 的出现是在,12月31日的下午5点,疑问：大胆推测等同于凭空想象吗？,推测要有大量的确凿证据支持,一、有关生命起源的几种假说,神创论 自然发生论 宇生论 化学进化说,上帝创造万物，,1、神创论,认为地球上的一切生命都是由上帝设计创造的，或者是由于某种超自然的东西干预下产生的。中国古代的“天命观” ：主张“天”是宇宙最高的主宰，创造了包括人在内的万物。基督教的圣经的第一章“创世纪”，就描述了万
2、能的上帝耶和华是怎样在6天中创造万物的。,最后造人。,(见圣经故事),神创论,简述 神创论的观点 上帝创造万物，最后造成人。你认为此种推论科学吗？为什么？将生命起源这一科学命题划入神学领域，是不科学的。,生物是从非生物环境中自然发生出来的：腐草化萤腐肉生蛆淤泥生鼠,2、自然发生论,萤火虫,17 世纪意大利医生F. Redi 用实验证明腐肉不能生出苍蝇,1860年巴斯德用实验证明肉汤不能生出微生物,3、宇生论,地球上生命来自宇宙空间别的星球。,彗星,陨石坑,4、化学进化说,认为生命是在漫长的宇宙进化中发生的，是宇宙进化到某一阶段的产物。,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
3、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。,有关生命起源的“化学起源说”,简述 化学起源说的观点 地球上的生命是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。此种推论有科学依据吗？,原始地球假想图,阅读：教材P23页，分析,原始地球的环境是怎样的？ 地球上原始大气的成分与现在的大气成分有什么明显的不同？ 你认为原始地球上存在生命吗？为什么？,原始地球假想图,原始地球,生命的起源,1、46亿年前原始的地球的特点：,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
4、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,化学起源分为四个阶段,第一个阶段，从无机小分子生成有机小分子的阶段 第二个阶段，从有机小分子物质生成生物大分子物质 第三个阶段，从生物大分
5、子物质组成多分子体系 第四个阶段，从多分子体系演变为原始生命,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,有机大分子物质,多分子体系,原始生命,场所：原始海洋,支持此阶段的证据：,1953年美国芝加哥大学研究生S.Miller（米勒）的模拟试验。,1、由无机物合成有机物,米勒及其实验,Stanley Miller (1953年 时 23 岁),阅读：教材24页 资料分析,1953年，Stanley Miller的实验中模拟了原始地球的哪些条件
6、？ 实验得到了什么结果？ 由此，可以对生命的起源作出怎样的推测？返回,原始的海洋,“还原性大气”,模拟降雨,加热,米勒实验装置,米勒的实验-化学进化阶段,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
7、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。,原始地球表面想象图,米勒模拟原始地球环境的实验,研究表明，地球大约是在 年前形成的，你能描述一下那时地球的状况吗？,地质学,46亿,原始地球有氧气吗？原始大气的主要成分是什么？,水蒸气、氢气、氨、甲烷、二氧化碳、硫化氢等,如何推测的？,有人反对吗？,关于原始大气成分的争议,20世纪80年代，有学者认为：氨气、甲烷、硫化氢均很容易被紫外线辐射所分解，氢气也多数会逃逸到太空中。,原始大气的主要成分应该是水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氮气和少量氢气。因为没有氨气和甲烷是不能合成氨基酸等有机物的，所以他们认为
8、生命不可能来源于地球。,2.从有机小分子合成生物大分子,在原始海洋的岸边、岩石、粘土的表层或像湖泊样的小水体中，氨基酸、核苷酸等有机小分子沉积，吸收能量，通过溶液聚合或浓缩聚合的方式生成原始的蛋白质、核酸等生物大分子。,反应物,方式,产物,氨基酸核苷酸单糖,缩合 聚合,原始的蛋白质原始的核酸,支持此阶段的证据：,这样得到的蛋白质分子具有 ： 肽链结构； 蛋白质特有的显色反应； 可被蛋白酶水解， 产生氨基酸； 微弱的酶活性。,美国福克斯（F.FOX)试验证实：将氨基酸混合物倾倒在160度200度的热砂或粘土上，水分蒸发，氨基酸浓缩并化合生成类蛋白质分子。,支持此阶段的证据：,后来的类似实验：50
9、oC60oC单核苷酸 多核苷酸,前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说， 他通过实验表明，将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中，它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴，这些小滴就是团聚体。,3.从生物大分子生成多分子体系,3 从多分子体系到原始生命细胞,奥巴林用蛋白质（白明胶）和多糖（阿拉伯胶）混合得到团聚体小滴。 团聚体小滴性质 直径 1 m 500 m； 稳定存在几小时至几周； 外周增厚呈膜状结构，与周围水液有明显界限； 具原始代谢特征； 可以增长和繁殖。,微球体,福克斯用类蛋白质加热浓缩得到微球体； 微球体性质 1 m2 m（相当于细菌大小） 可吸纳周围环境的脂类，并形成 膜状结构； 膜
10、表现选择透性，反映渗透压变化； 吸纳周围环境中蛋白质分子，微 球体可“增长”和“繁殖”。,微球体(福克斯实验),反应物,方式,产物,原始的蛋白质原始的核酸,浓缩,多分子体系,反应物,方式,产物,多分子体系,演变,原始生命,4.从多分子体系进化为原始生命,目前，人们还 在实验室里验证这一过程。,不能,原始生命,原始大气,有机小分子,宇宙射线,闪电,随水流入,原始海洋,生物大分子,多分子体系,原始生命诞生的过程：,宇生说,主要观点： 地球上的生命来自宇宙空 间别的星球。,A. 1963年以来，陆续发现太阳系其他的行星上都有碳氢化合物及其衍生物的存在，例如：氨、水、氰化氢、甲醛、乙醛、甲酸、乙醇等。
11、 B. 1978年上半年，已知由C、H、O、N构成的星际分子共37种，其中80是有机化合物。 C. 1997年，美国对火星表面成分探测表明，火星上也含有生物有机物。,星际分子的发现：,宇生说,小行星撞击地球（想象图）,3、宇生论,地球上生命来自宇宙空间别的星球。,彗星,陨石坑, 陨石中有机化合物的发现：,A. 从陨石的提取物中，已确定了许多有机化合物，如：各种碳氢化合物、氧化物、氮化物、硫化物及卤化物等。,B. 1969年9月，澳大利亚麦启逊附近落下一块陨石，从碎片成分分析中检出了天然型的氨基酸等。,陨石中含有构成生物体所需要的有机物，由此可以作出什么推测？,但我们知道，宇宙空间的物理条件，如
12、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。,宇生说,学者们比较一致的观点是 原始生命起源于 非生命物质 。过程如下：,无机物,小分子有机物,大分子有机物,原始生命,（原始海洋）,这一过程至今还未能通过实验验证！,非生命物质,地球上的生命到底起源于哪里？目前尚无定论。,以事实为依据的科学争论，对促进人类的认识是非常有益的。,天文学家估计地球形成于约 46亿年前。 迄今找到的最早的化石记录了35 亿年前的原核生物。 生命起源大约发生在距今 4535 亿年 间。,二、生命起源发生在什么时候？,35亿年前
13、的蓝细菌化石,生命的起源和进化,练一练,1、原始的海洋，就像一盘稀薄的热汤，其中所含的 不断相互作用，经过极其漫长的岁月，逐渐形成了 生命。,有机物,原始,2、原始大气在 、 以及雷电等自然条件的长期作用下，形成了许多简单的有机物。,高温,紫外线,3、原始生命起源于 物质。,非生命,4、原始的地球大气与现在的空气在成分上有明显的差别，那时的大气成分主要是（ ） A、水蒸气、氨、甲烷等 B、氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳等 C、氧气、氢气、二氧化碳等 D、水蒸气、氧气、氮气等,A,5、在原始的地球表面，首先形成的生命的基础物质是（ ） A、小分子有机物 B、大分子有机物 C、小分子无机物 D、原始
14、生命,A,6、原始生命形成的场所是（ ） A、原始大气 B、原始海洋 C、陆地上 D、大气层中,B,7、下列有关生命的起源的叙述中正确的是（ ） A、生命是上帝和神创造出来的 B、生命是从外星球迁移过来的 C、生命是自然而然产生的 D、生命的形成是按照由原始大气中的无机物到有机物，再到原始生命这一顺序逐渐进行的,D,8、模拟原始地球的条件和大气成分，合成氨基酸的科学家是（ ） A、爱因斯坦 B、米勒 C、爱迪生 D、牛顿,B,9、下列哪一项是原始大气中没有的（ ） A、氨 B、水 C、氧气 D、氢,C,10、下列关于生命的起源过程中，物质变化的趋向的叙述不正确的是（ ） A、由无机物生成有机物 B、由非细胞结构发展成为细胞结构 C、由简单有机物形成复杂有机物 D、由无生命物质演变为有生命物质,B,11、原始生命是在原始海洋中诞生的主要原因是（ ） A、水是营养物质 B、水中有氧 C、许多生化反应是离不开水的 D、水是生物体的组成成分,C,祝同学们学习愉快！,
