第一節(jié)地球上生命的起源

1、第七單元第三章地球上最初有沒有生命?最早出現(xiàn)的生命是怎樣的?.我們不能親自觀察,難以得到直接的證據(jù)因此,關(guān)于生命的起源可以通過有關(guān)的研究進(jìn)行科學(xué)推測.科學(xué)的推測需要確鑿的證據(jù),還需要有嚴(yán)密的邏輯,也需要豐富的聯(lián)想和想像.1.神創(chuàng)論2.自然發(fā)生論3.化學(xué)起源說4. 宇生說5.熱泉生態(tài)系統(tǒng)生物是從非生物環(huán)境中自然發(fā)生出來的： 斯巴蘭讓尼的實(shí)驗(yàn)證明腐肉不能生出蒼蠅否定了“自然發(fā)生論” 18601860年巴斯德用實(shí)驗(yàn)證明肉湯不能生出微生物徹底否定“自然發(fā)生論”彗星隕石坑隕石坑1969年澳大利亞麥啟遜鎮(zhèn)的隕石小行星撞擊地球（想象圖）小行星撞擊地球（想象圖） 當(dāng)你仰望夜空的繁星時(shí)，你可能會想，除了地球上有

2、人類之當(dāng)你仰望夜空的繁星時(shí)，你可能會想，除了地球上有人類之外，其他星球是否也有有智慧的生命體？不明飛行物（外，其他星球是否也有有智慧的生命體？不明飛行物（UFO）頻）頻繁出現(xiàn)，但不明飛行物是外星人光顧地球，還是目前還不能解釋繁出現(xiàn)，但不明飛行物是外星人光顧地球，還是目前還不能解釋的自然現(xiàn)象呢？這無疑激起了人類探索地球外生物的極大興趣。的自然現(xiàn)象呢？這無疑激起了人類探索地球外生物的極大興趣。位于板塊結(jié)合地帶位于板塊結(jié)合地帶的深海熱泉中，有的深海熱泉中，有自養(yǎng)型古細(xì)菌，能自養(yǎng)型古細(xì)菌，能利用能量將無機(jī)物利用能量將無機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)物（根轉(zhuǎn)化成有機(jī)物（根據(jù)距今據(jù)距今3434億年前南億年前南非燧石層發(fā)現(xiàn)

3、的藍(lán)非燧石層發(fā)現(xiàn)的藍(lán)細(xì)菌化石推測）細(xì)菌化石推測）35億年前的藍(lán)細(xì)菌化石生命的起源生命的起源1 1、4646億年的億年的原始的地球的原始的地球的 特點(diǎn)：特點(diǎn)：熾熱的，天空中赤日炎炎，電閃熾熱的，天空中赤日炎炎，電閃雷鳴，地面上火山噴發(fā)，熔巖橫溢。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)，不存在生一切元素都呈氣體狀態(tài)，不存在生命命火山爆發(fā)形成原始大氣火山爆發(fā)形成原始大氣反應(yīng)物反應(yīng)物條件條件產(chǎn)物產(chǎn)物原原始始大大氣氣甲烷（甲烷（CH4CH4）氨（氨（NH3NH3）水（水（H2OH2O）氫（氫（H2H2）硫化氫（硫化氫（H2SH2S）氰化氫（氰化氫（HCNHCN）宇宙射線宇宙射線紫外線紫外線

4、閃電閃電氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸單糖單糖雷電可能為化學(xué)進(jìn)化提供能量雷電可能為化學(xué)進(jìn)化提供能量原始的海洋原始的海洋“還原性還原性 大氣大氣”模擬降雨模擬降雨加熱加熱米勒實(shí)驗(yàn)裝置米勒實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)說明實(shí)驗(yàn)說明, ,原原始地球上盡管始地球上盡管不能形成生命不能形成生命, ,但能形成構(gòu)成但能形成構(gòu)成生物體的有機(jī)生物體的有機(jī)物物. .2 2、原始地球?yàn)樯鹪刺峁┝耍?、原始地球?yàn)樯鹪刺峁┝耍海? 1）、場所：）、場所：（2 2）、物質(zhì)：）、物質(zhì)：原始大氣和原始海洋原始大氣和原始海洋（3 3）、能量：）、能量：宇宙射線、紫外線、閃電、宇宙射線、紫外線、閃電、火山噴發(fā)釋放的能量等等火山噴發(fā)釋放的能量等等甲

5、烷（甲烷（CH4CH4）、氨（）、氨（NH3NH3）、水）、水（H2OH2O）、氫氣（）、氫氣（H2H2）、硫化氫）、硫化氫（H2SH2S）、氰化氫（）、氰化氫（HCNHCN）等等）等等 簡單的有機(jī)物匯集到原始海洋中簡單的有機(jī)物匯集到原始海洋中, ,形成形成復(fù)雜的有機(jī)物。復(fù)雜的有機(jī)物。從原始大氣的無機(jī)物到簡單有機(jī)物.原始海洋中有機(jī)物不斷相互作用,逐漸形成了原始生命。無機(jī)小分子物質(zhì)無機(jī)小分子物質(zhì)生生成成形形成成組組成成演演變變第一第一階段階段場所場所實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)第二第二階段階段場所場所過程過程第三第三階段階段場所場所過程過程第四第四階段階段場所場所過程過程 原始大氣19531953、美國米勒、美國米

6、勒 原始海洋原始海洋聚合、縮合聚合、縮合原始海洋原始海洋原始海洋原始海洋濃縮、凝聚濃縮、凝聚長期演變、長期演變、 相互作用相互作用特點(diǎn)特點(diǎn)特點(diǎn)特點(diǎn)原始界膜和原始界膜和原始的原始的 物物質(zhì)交換質(zhì)交換原始新陳代謝和繁殖原始新陳代謝和繁殖有機(jī)小分子物質(zhì)有機(jī)小分子物質(zhì)有機(jī)高分子物質(zhì)有機(jī)高分子物質(zhì)多多分子體系分子體系原始生命原始生命 天文學(xué)家估計(jì)地球形成于約天文學(xué)家估計(jì)地球形成于約 4646億年前。億年前。 迄今找到的最早的化石記錄了迄今找到的最早的化石記錄了35 35 億年前的原核生物。億年前的原核生物。 生命起源大約發(fā)生在距今生命起源大約發(fā)生在距今 45453535 億年間。億年間。（原始海洋）原始

7、海洋）地球上的生命到底起源于哪里？目前尚無定論科學(xué)的推測需要有確著的證據(jù)，科學(xué)的推測需要有確著的證據(jù)，憑空想象是站不住腳的。人類起憑空想象是站不住腳的。人類起源于森林古猿，這一結(jié)論的獲得源于森林古猿，這一結(jié)論的獲得就有許多化石證據(jù)的支持。而在就有許多化石證據(jù)的支持。而在這些證據(jù)前面，這些證據(jù)前面，“神創(chuàng)論神創(chuàng)論”不攻不攻自破?？茖W(xué)推測還需要有嚴(yán)密的自破?？茖W(xué)推測還需要有嚴(yán)密的邏輯，也需要豐富的聯(lián)想和想象。邏輯，也需要豐富的聯(lián)想和想象。一、地球的演化一、地球的演化原原 始始 地地 球球一個(gè)由巖漿構(gòu)成的熾熱的球。一個(gè)由巖漿構(gòu)成的熾熱的球。1 1、地球剛誕生時(shí)是一個(gè)高溫?zé)霟岬娜蹘r球。地球剛誕生時(shí)是一

8、個(gè)高溫?zé)霟岬娜蹘r球。地球形成地球形成(46(46億年前億年前)巖漿噴發(fā)形成熔巖流巖漿的冷卻、凝固巖漿噴發(fā)形成熔巖流巖漿的冷卻、凝固(46(46億億-26-26億年前億年前)2 2、固態(tài)地殼逐漸形成。固態(tài)地殼逐漸形成。3 3、原始大氣逐漸構(gòu)成原始大氣逐漸構(gòu)成(不含氧氣不含氧氣)。從火山中噴出的從火山中噴出的水蒸氣、氫氣、氨氣、甲烷、二氧化碳、硫化水蒸氣、氫氣、氨氣、甲烷、二氧化碳、硫化氫等，構(gòu)成了原始的大氣氫等，構(gòu)成了原始的大氣(46(46億億-26-26億年前億年前)4 4、原始海洋逐漸構(gòu)形成。原始海洋逐漸構(gòu)形成。水蒸氣凝結(jié)成水降落地面水蒸氣凝結(jié)成水降落地面(46(46億億-26-26億年前億

9、年前)6 6、現(xiàn)今的地球、現(xiàn)今的地球。地球誕生于46億年前，地球上最初有沒有生命？最早出現(xiàn)的生物是怎樣的？二二 生命的起源生命的起源（一）化學(xué)起源說（一）化學(xué)起源說 化學(xué)起源說是被廣大學(xué)者普遍接受的生命化學(xué)起源說是被廣大學(xué)者普遍接受的生命起源假說。起源假說。 這一假說認(rèn)為，地球上的生命是在地球溫度逐這一假說認(rèn)為，地球上的生命是在地球溫度逐步下降以后，在極其漫長的時(shí)間內(nèi)，由非生命物步下降以后，在極其漫長的時(shí)間內(nèi)，由非生命物質(zhì)經(jīng)過極其復(fù)雜的化學(xué)過程，一步一步地演變而質(zhì)經(jīng)過極其復(fù)雜的化學(xué)過程，一步一步地演變而成的。即成的。即無機(jī)小分子物質(zhì)無機(jī)小分子物質(zhì)生生成成形形成成組組成成演變有機(jī)小分子物質(zhì)有機(jī)小

10、分子物質(zhì)有機(jī)高分子物質(zhì)有機(jī)高分子物質(zhì)多分子體系多分子體系原始生命原始生命第四階段第四階段第三階段第三階段第二階段第二階段第一階段第一階段 原始地球想象圖原始地球想象圖(46(46億億-26-26億年前億年前)4 46 6億年的原始的地球的特點(diǎn)：億年的原始的地球的特點(diǎn)：天空中赤日炎炎，電閃雷鳴，地面上火山噴發(fā)，熔巖橫溢。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)，不存在生命一切元素都呈氣體狀態(tài)，不存在生命從火山中噴出的從火山中噴出的水蒸氣、氫氣、氨氣、甲烷、水蒸氣、氫氣、氨氣、甲烷、二氧化碳、硫化氫等，構(gòu)成了原始的大氣。原始大氣中沒有氧氣。二氧化碳、硫化氫等，構(gòu)成了

11、原始的大氣。原始大氣中沒有氧氣。第一階段第一階段無機(jī)小分子物質(zhì)無機(jī)小分子物質(zhì)有機(jī)小分子物質(zhì)有機(jī)小分子物質(zhì)生成生成火山爆發(fā)形成原始大氣火山爆發(fā)形成原始大氣反應(yīng)物反應(yīng)物條件條件產(chǎn)物產(chǎn)物原原始始大大氣氣甲烷（甲烷（CHCH4 4）氨（氨（NHNH3 3）水（水（H H2 2O O）氫（氫（H H2 2）硫化氫（硫化氫（H H2 2S S）氰化氫（氰化氫（HCNHCN）宇宙射線宇宙射線紫外線紫外線閃電閃電氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸單糖單糖原始地球?yàn)樯鹪刺峁┝耍涸嫉厍驗(yàn)樯鹪刺峁┝耍海? 1）、場所：）、場所：（2 2）、物質(zhì)：）、物質(zhì)：原始大氣和原始海洋原始大氣和原始海洋（3 3）、能量：）、能

12、量：宇宙射線、紫外線、閃電、宇宙射線、紫外線、閃電、火山噴發(fā)釋放的能量等火山噴發(fā)釋放的能量等甲烷（甲烷（CHCH4 4）、氨（）、氨（NHNH3 3）、水）、水（H H2 2O O）、氫氣（）、氫氣（H H2 2）、硫化氫）、硫化氫（H H2 2S S）、氰化氫（）、氰化氫（HCNHCN）等）等 沒有氧氣沒有氧氣Stanley Miller (1953 時(shí) 23 歲)1953 年芝加哥大學(xué)研究生米勒的模擬實(shí)驗(yàn)米勒的實(shí)驗(yàn)裝置原始的海洋原始的海洋“還原性還原性 大氣大氣”模擬降雨模擬降雨加熱加熱米勒實(shí)驗(yàn)裝置米勒實(shí)驗(yàn)裝置原始天空原始天空的閃電的閃電米勒模擬原米勒模擬原始大氣產(chǎn)生始大氣產(chǎn)生有機(jī)物的實(shí)有

13、機(jī)物的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)裝置電極電極電火花電火花氣氣 體體實(shí)驗(yàn)結(jié)果：合成實(shí)驗(yàn)結(jié)果：合成了一些氨基酸、了一些氨基酸、有機(jī)酸和尿素等有機(jī)酸和尿素等實(shí)驗(yàn)結(jié)論：原始實(shí)驗(yàn)結(jié)論：原始地球上盡管不能地球上盡管不能形成生命形成生命, ,但能形但能形成構(gòu)成生物體的成構(gòu)成生物體的有機(jī)物有機(jī)物. .米勒的實(shí)驗(yàn)米勒的實(shí)驗(yàn)-化學(xué)進(jìn)化階段化學(xué)進(jìn)化階段 米勒的實(shí)驗(yàn)向人們證實(shí)，生命起源的第米勒的實(shí)驗(yàn)向人們證實(shí)，生命起源的第一步，從無機(jī)小分子物質(zhì)形成有機(jī)小分一步，從無機(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子物質(zhì)，在原始地球的條件下是完全可能實(shí)現(xiàn)的。能實(shí)現(xiàn)的。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)核酸核酸第二階段第二階段有機(jī)小分子物質(zhì)有機(jī)小分

14、子物質(zhì)有機(jī)高分子物質(zhì)有機(jī)高分子物質(zhì)氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸單糖單糖聚合、縮合聚合、縮合蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)核酸核酸第三階段第三階段有機(jī)高分子物質(zhì)有機(jī)高分子物質(zhì)濃縮濃縮 凝聚凝聚多分子體系多分子體系最原始生命體在最原始生命體在原始海洋誕生。原始海洋誕生。(38(38億年前億年前)第四階段第四階段多分子體系多分子體系原始生命原始生命原始界膜和原始的原始界膜和原始的 物質(zhì)交換物質(zhì)交換演演 變變具有原始的新陳代謝和繁殖能力具有原始的新陳代謝和繁殖能力無機(jī)物質(zhì)無機(jī)物質(zhì)生生成成有機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)演演變變原始生命原始生命這是最復(fù)雜也是這是最復(fù)雜也是最具有意義的一最具有意義的一步步.但科學(xué)家們但科學(xué)家們至今還未能在實(shí)至

15、今還未能在實(shí)驗(yàn)室里驗(yàn)證這一驗(yàn)室里驗(yàn)證這一過程！過程！米勒的模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一過程！驗(yàn)證這一過程！資料分析3人們發(fā)現(xiàn)隕石中含有并非來自地球的氨基酸。天文學(xué)家在星際空間發(fā)現(xiàn)了數(shù)十種有機(jī)物4.、從這些發(fā)現(xiàn)，可以對于生命的起源可以做出怎樣的推測？宇生論宇生論 討論討論1、地球上原始大氣的成分與現(xiàn)在大氣成、地球上原始大氣的成分與現(xiàn)在大氣成分有什么區(qū)別？分有什么區(qū)別？2、原始地球上存在生命嗎？說出理由。、原始地球上存在生命嗎？說出理由。原始大氣成分沒有氧氣?，F(xiàn)在的大氣成分有原始大氣成分沒有氧氣?，F(xiàn)在的大氣成分有O2。不存在。因?yàn)闆]有生命可以存在的環(huán)境。不存在。因?yàn)闆]有生命可以存在的環(huán)境。3、根據(jù)米勒實(shí)驗(yàn)結(jié)果

16、，對生命起源的推測：、根據(jù)米勒實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對生命起源的推測：4、隕石中含有構(gòu)成生物體所需要的有機(jī)物，、隕石中含有構(gòu)成生物體所需要的有機(jī)物，由此可推測：由此可推測： 原始地球能產(chǎn)生構(gòu)成生物體的有機(jī)物，因此，生命起源從無機(jī)物生成有機(jī)物的這一階段是完成能夠?qū)崿F(xiàn)的。 構(gòu)成生物體的有機(jī)物能從構(gòu)成生物體的有機(jī)物能從地球以外地球以外形成形成并被帶到地球上。并被帶到地球上。海洋起源學(xué)說1.鮮肉中沒有蛆，腐肉生蛆。一度干涸的池塘，一旦有水（水中看不到任何動(dòng)物）自然就會出現(xiàn)蝌蚪和青蛙生物是從非生命物質(zhì)中自發(fā)產(chǎn)生的。二、技能訓(xùn)練一一.分析下列證據(jù)和推測之間的邏輯關(guān)系是否嚴(yán)密分析下列證據(jù)和推測之間的邏輯關(guān)系是否嚴(yán)密18

17、60年巴斯德用實(shí)驗(yàn)證明肉湯不能生出微生物桌上瓶中的肉湯因空氣中的細(xì)菌可以進(jìn)去，桌上瓶中的肉湯因空氣中的細(xì)菌可以進(jìn)去，幾天就腐敗了。鵝頸中的肉湯，因細(xì)菌只落幾天就腐敗了。鵝頸中的肉湯，因細(xì)菌只落在鵝頸中的彎曲處，因此四年都沒有腐??！在鵝頸中的彎曲處，因此四年都沒有腐??！肉湯中的微生物不是自發(fā)產(chǎn)生的，而是肉湯中的微生物不是自發(fā)產(chǎn)生的，而是來自瓶外。來自瓶外。 某科學(xué)家將蛋白質(zhì)、核酸和糖類等物質(zhì)放在一某科學(xué)家將蛋白質(zhì)、核酸和糖類等物質(zhì)放在一定的溶液中，這些物質(zhì)能夠自動(dòng)地濃縮聚集為一個(gè)定的溶液中，這些物質(zhì)能夠自動(dòng)地濃縮聚集為一個(gè)個(gè)球狀小滴，小滴周圍有類似于膜那樣的邊界，并個(gè)球狀小滴，小滴周圍有類似于膜

18、那樣的邊界，并能從外界吸收某些分子，發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)，反能從外界吸收某些分子，發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物也能從小滴中釋放出去。應(yīng)產(chǎn)物也能從小滴中釋放出去。 4.根據(jù)下面的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，你能對生命的根據(jù)下面的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，你能對生命的起源作出怎樣的推測？起源作出怎樣的推測？ 原始界膜和原始的原始界膜和原始的 物質(zhì)交換物質(zhì)交換原始的生命原始的生命 1 1、原始地球條件下，氨基酸等小分子物、原始地球條件下，氨基酸等小分子物質(zhì)形成的場所是：質(zhì)形成的場所是： A A、原始大氣、原始大氣 B B、原始海洋、原始海洋 C C、原始陸地、原始陸地 D D、原始海洋和陸地、原始海洋和陸地 正確答案：正確答案：A練習(xí)：練習(xí)：2 2、原始地球條件下，生命起源于：、原始地球條件下，生命起源于： A A、原始陸地、原始陸地 B B、原始海洋、原始海洋 C C、原始大氣、原始大氣 D D、火山附近、火山附近正確答案：正確答案：B3 3、我國在生命起源問題上，取得了重大成就，、我國在生命起源問題上，取得了重大成就，19651965年科學(xué)工作者人工合成了：年科學(xué)工作者人工合成了： A A、氨基酸、氨基酸 B B、酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸、酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸 C C、脫氧核