華師大版初中科學(xué)2.2生命起源

生命的起源第一節(jié)地外起源論

第二節(jié)自然起源論

第三節(jié)生命的演化歷程生命的起源？什么是生命自我復(fù)制新陳代謝生命的動(dòng)力?—能量來自太陽(yáng)地球有極好的位置冥王星距太陽(yáng)太遠(yuǎn)金星距太陽(yáng)太近，表面溫度400度地球與太陽(yáng)的距離剛好使水保持液態(tài)地球上為什么有生命地球提供了良好的生物繁衍場(chǎng)所１.具有大氣圈（可防止隕石撞擊、紫外線輻射、可穩(wěn)定溫度）２.地球的鐵質(zhì)核心在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生磁場(chǎng)，可防止太陽(yáng)電離層（電子風(fēng)暴）生命的起源論對(duì)生命起源的認(rèn)識(shí)：神創(chuàng)論：地球上一切生命都是上帝設(shè)計(jì)和創(chuàng)造的。宇宙論：生命宇宙固有，地球上的生命來自地球之外。自然起源論：地球上的生命是在特殊的條件下，通過化學(xué)的途徑而實(shí)現(xiàn)的。構(gòu)成生命的元素和物質(zhì)地球上有很多種元素，但構(gòu)成生命的主要為C、H、O、N及其他微量元素。組成生命主要物質(zhì)：蛋白質(zhì)、水分和無機(jī)鹽三大類蛋白質(zhì)一般含碳50%左右、氧20%左右，氮15%左右，氫6%左右，硫2%左右，及P、Fe、Zn、Cu、等－地外生命的證據(jù)

1740年前開始流行生源說（胚種說），認(rèn)為生命之源來自宇宙。隕石中發(fā)現(xiàn)有遺傳物質(zhì)主要成分—糖類化合物墨西哥天文學(xué)家在恒星上發(fā)現(xiàn)有生命元素—水蒸汽和強(qiáng)力磁場(chǎng)第一節(jié)地外起源論

宇宙中的生命分子美國(guó)的路易斯·辛德通過頻譜分析在靠近銀河系中心的星云中發(fā)現(xiàn)了生命分子——氨基酸，這一發(fā)現(xiàn)有可能解釋生命的起源問題。星際有機(jī)分子普遍存在—給我們的啟示：在宇宙恒星體系中，具備產(chǎn)生生命條件的星體為數(shù)不少，其上是否會(huì)出現(xiàn)生命，乃至進(jìn)化為智慧生物？是人類在搞清自己之后的下一個(gè)探求目標(biāo)?；坌呛蜕缧鞘且环N很特殊的星體，與生命的起源可能有著重要的聯(lián)系。據(jù)研究，白堊紀(jì)－第三紀(jì)界線處有機(jī)塵埃（粘土巖）是彗星掠過地球后留下的氨基酸形成的。在地球形成早期，彗星也可能以這種方式將有機(jī)物質(zhì)灑落在地球上----成為地球上的生命之源隕石分為球粒隕石和非球粒隕石。球粒隕石來自宇宙，含有氨基酸、烴類、乙醇和其它可能形成保護(hù)原始細(xì)胞膜的脂肪族化合物。這對(duì)生命起源有重要意義—一種新的天外起源說隕石和生命深海煙囪起源說原始生命的有機(jī)湯說大氣中形成的生命單分子說火山與生命起源說第二節(jié)自然起源論

－地內(nèi)起源論

１、深海煙囪起源說理論依據(jù)－隨著對(duì)深海探測(cè)的研究，特別是20世紀(jì)70年代對(duì)大洋中脊火山噴口的研究表明：海水在深海煙囪（deep-seavent）中經(jīng)歷了巨大的溫度和化學(xué)梯度變化，可形成多種溶解物，包括原始生物化學(xué)物質(zhì)。這些物質(zhì)在高熱作用下經(jīng)過一系列變化，可以合成氨基酸，并進(jìn)一步合成“硫細(xì)菌”。１、深海煙囪起源說證據(jù)－據(jù)報(bào)道，加利福尼亞大學(xué)的分子生物學(xué)家詹姆·萊克在大洋底煙囪附近找到了在黃石公園熱泉里生存的嗜硫細(xì)菌，為海底煙囪熱泉生命起源的非常規(guī)理論提供了證據(jù)。２、原始生命的有機(jī)湯說簡(jiǎn)單的、相對(duì)低分子量有機(jī)物與地表水作用，形成含有機(jī)化合物的水溶液，而在某些火山活動(dòng)區(qū)域有可能形成濃的溶液。這些稀的和濃的溶液最后匯集到大的水體或原始海洋中，并繼續(xù)演化產(chǎn)生生命。這就是現(xiàn)今流行的觀點(diǎn)：生命起源于早期地球“溫暖小水池”的“有機(jī)湯”中。３、大氣中形成的生命單分子說認(rèn)為：原始地球的生物單分子是由生命元素在外動(dòng)力（能源）的推動(dòng)下，通過無機(jī)化合而成。生命元素在原始地球大氣中廣泛存在，外動(dòng)力（放電、紫外線、熱能）促使生命元素合成生物單分子，其中，部分生物單分子在一定條件下形成生物大分子。第一個(gè)模擬原始大氣進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)獲得氨基酸的是S.L.Miller，1953——“米勒放電說”米勒實(shí)驗(yàn)４、火山與生命起源原始地球火山活動(dòng)頻繁，可以形成局部高溫缺氧地區(qū)，使得附近水池里的有機(jī)物形成大量的氨基酸和核酸。氨基酸自我裝配形成蛋白質(zhì)。這樣，就為生命起源提供了所需的有機(jī)分子。第三節(jié)

生命的演化歷程１生命的元素構(gòu)成碳、氫、氧、氮、硫和磷這六種生命元素構(gòu)成了生物體物質(zhì)總量的98%，而這些元素是伴隨著宇宙起源和演化過程而產(chǎn)生的。宇宙中的物質(zhì)誕生在爆炸之中。氫和氦是在約150億年前的大爆炸強(qiáng)烈熱輻射中形成的。2生命的化學(xué)進(jìn)化多數(shù)學(xué)者認(rèn)為：地球上的無機(jī)物在特定的物理、化學(xué)條件下，形成了各種有機(jī)化合物，再經(jīng)過一系列的化學(xué)過程轉(zhuǎn)化為有機(jī)體。其過程大致可分為三個(gè)階段：（1）有機(jī)化合物形成階段：原始海洋中的N，H等元素和H2O、CO、CO2、H2S、HCl、甲烷等無機(jī)化合物，在紫外線、電離輻射、高溫、高壓等一定條件下，形成氨基酸、核苷酸及單糖等有機(jī)化合物（生物單分子階段）。2生命的化學(xué)進(jìn)化（2）生物大分子形成階段：氨基酸、核苷酸等有機(jī)化合物，在海洋中聚合形成復(fù)雜的有機(jī)化合物，如甘氨酸、蛋白質(zhì)、核酸--生物大分子。

（3）生命形成階段：多個(gè)生物大分子聚集，形成以蛋白質(zhì)和核酸為基礎(chǔ)的多分子體系—原生體，它具有初步的生命現(xiàn)象—從周圍環(huán)境中吸取營(yíng)養(yǎng)，將廢物排出體外(？現(xiàn)象)。從此，生命開始從化學(xué)進(jìn)化轉(zhuǎn)入生物進(jìn)化階段。

大量的化石記錄證實(shí)了生命是在地球上發(fā)生的，而生物是隨地球的發(fā)展而演化的。３早期(細(xì)胞)生物的發(fā)生和演化保存于前寒武紀(jì)巖石中的化石記錄表明，早期生物演化經(jīng)歷了4次重大事件：

1）生命的出現(xiàn)：最早的生物化石出現(xiàn)于38億年前的地層中—南非無花果樹組（FigTree)燧石中的棒狀細(xì)菌和球狀細(xì)菌，它們均為單細(xì)胞生物，其中球狀細(xì)菌直徑17～20μm。在澳大利亞的Warrawoona群中發(fā)現(xiàn)35億年前的疊層石的絲狀體。

2）生物的分異：表現(xiàn)為生物多樣性發(fā)展—屬種數(shù)量的增加。如加拿大Ontaria（安大略?。┪鞑?0億年前的Gunflint組中出現(xiàn)8屬12種微化石。表明當(dāng)時(shí)的原核生物已有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展和繁盛，可能與當(dāng)時(shí)大氣開始充氧有關(guān)。３早期(細(xì)胞)生物的發(fā)生和演化

3）真核生物的出現(xiàn)：以宏觀藻類的出現(xiàn)為特色，如我國(guó)17.5億年前串嶺溝組、團(tuán)山子組中發(fā)現(xiàn)的Vendotaenides（文德帶藻）。

３早期(細(xì)胞)生物的發(fā)生和演化

4）后生動(dòng)物的出現(xiàn)：出現(xiàn)于6～7億年前。主要為軟軀體生物。以伊迪卡拉（Ediacara）動(dòng)物群為代表，是指震旦紀(jì)后期出現(xiàn)的，主要由腔腸動(dòng)物（67%水母、海鰓綱）、環(huán)節(jié)動(dòng)物（25%）、節(jié)肢動(dòng)物（似三葉蟲）（5%）組成的不具外殼的多細(xì)胞后生動(dòng)物群。我國(guó)發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)：鄂西、陜南、淮南、遼南和黑龍江。３早期(細(xì)胞)生物的發(fā)生和演化伊迪卡拉動(dòng)物群及復(fù)原圖３早期(細(xì)胞)生物的發(fā)生和演化伊迪卡拉動(dòng)物群及復(fù)原圖３早期(細(xì)胞)生物的發(fā)生和演化４顯生宙生物的發(fā)生和演化顯生宙生物演化經(jīng)歷了兩大飛躍1）動(dòng)物界的第一次大發(fā)展（1）小殼動(dòng)物群的出現(xiàn)：震旦紀(jì)末期出現(xiàn)、寒武紀(jì)初大量繁盛，個(gè)體微?。?—2mm），具外殼的多門類海生無脊椎動(dòng)物群。包括軟體動(dòng)物門中的軟舌螺、單板類和腹足類、腕足類以及分類位置不明的類型。意義：第一個(gè)帶殼生物群，寒武紀(jì)（古生代）的起點(diǎn)。４顯生宙生物的發(fā)生和演化1）動(dòng)物界的第一次大發(fā)展（1）小殼動(dòng)物群的出現(xiàn)：（2）澄江動(dòng)物群的出現(xiàn)：寒武系底部繼小殼動(dòng)物群之后出現(xiàn)的第一個(gè)無殼和具殼的混生化石群。包括三葉蟲、水母、蠕蟲類、甲殼綱及分類位置不明的節(jié)肢動(dòng)物、腕足類、藻類及魚形動(dòng)物。意義：是寒武紀(jì)初期生物大爆發(fā)的典型代表。４顯生宙生物的發(fā)生和演化澄江動(dòng)物群４顯生宙生物的發(fā)生和演化澄江動(dòng)物群

昆明魚海口魚澄江動(dòng)物群４顯生宙生物的發(fā)生和演化

昆明魚?？隰~寒武紀(jì)生物大爆炸之謎？大約5～6億年前寒武紀(jì)開始之時(shí)，絕大多數(shù)無脊椎動(dòng)物在幾百萬年的很短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，是一個(gè)“造門”的時(shí)代。起先是寒武紀(jì)初小殼化石的爆發(fā)式發(fā)展，繼之被大型帶殼動(dòng)物取代。是什么原因使得寒武紀(jì)早期地球能夠激發(fā)這樣的生命“爆發(fā)”呢？

昆明魚海口魚寒武紀(jì)生物大爆炸之謎？

云南東部早寒武世澄江動(dòng)物群，以軟軀體化石的罕見保存為特色，是一個(gè)舉世聞名的化石寶庫(kù)。該動(dòng)物群是由當(dāng)年在中科院南京地質(zhì)古生物研究所工作的侯先光于1984年在澄江帽天山首次發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已描述的澄江動(dòng)物群化石共120余種，分屬海綿動(dòng)物、腔腸動(dòng)物、鰓曳動(dòng)物、葉足動(dòng)物、腕足動(dòng)物、軟體動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物、棘皮動(dòng)物、脊索動(dòng)物等10多個(gè)動(dòng)物門以及一些分類位置不明的奇異類群，此外，還有多種共生的海藻。

眾所周知，寒武紀(jì)大爆發(fā)是令達(dá)爾文最為困惑的一個(gè)科學(xué)問題。達(dá)爾文在《物種起源》中承認(rèn)他無法解釋在寒武紀(jì)早期生物化石突然出現(xiàn)這一事實(shí)，同時(shí)，他還承認(rèn)這一事實(shí)將可能成為否認(rèn)其進(jìn)化理論的有力證據(jù)。而澄江動(dòng)物群化石生動(dòng)再現(xiàn)了距今五億三千萬年前海洋生物世界的真實(shí)面貌，充分顯示出寒武紀(jì)早期生物多樣性，將絕大多數(shù)現(xiàn)生動(dòng)物門的演化歷史追溯到寒武紀(jì)開始，為揭示早期生命演化“寒武紀(jì)大爆發(fā)”的奧秘提供了極其珍貴的證據(jù)，因而在國(guó)際上被譽(yù)為“二十世紀(jì)最驚人的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一”。

近二十年來，以陳均遠(yuǎn)、侯先光和舒德干等科學(xué)家通過對(duì)澄江動(dòng)物群化石的不斷挖掘發(fā)現(xiàn)和深入系統(tǒng)研究，研究并回答了寒武紀(jì)大爆發(fā)這一重大疑難科學(xué)問題，探索了脊椎動(dòng)物、真節(jié)肢、螯肢和甲殼等動(dòng)物的起源，證實(shí)了現(xiàn)生動(dòng)物門和亞門以及復(fù)雜生態(tài)體系起源于早寒武世，挑戰(zhàn)了自下而上倒錐形進(jìn)化理論模型，為自上而下的爆發(fā)式理論模型提供了化石證據(jù)。研究提出了神經(jīng)脊動(dòng)物的概念，創(chuàng)建了無脊椎動(dòng)物向脊椎動(dòng)物演化五個(gè)階段的假說。共發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文90余篇，其中《Nature》和《Science》14篇，出版專著6部；《Nature》和《Science》發(fā)表專評(píng)9篇。該研究引起了國(guó)際學(xué)術(shù)界廣泛的關(guān)注，并產(chǎn)生了震撼性的影響。４顯生宙生物的發(fā)生和演化

昆明魚?？隰~寒武紀(jì)生物大爆炸之謎？澄江動(dòng)物群的發(fā)現(xiàn)和研究引起國(guó)際社會(huì)的強(qiáng)烈關(guān)注。一位英國(guó)皇家科學(xué)院院士認(rèn)為澄江動(dòng)物群“永遠(yuǎn)是科學(xué)的大廈”；《紐約時(shí)報(bào)》則評(píng)論這是“２０世紀(jì)最驚人的發(fā)現(xiàn)之一”；美國(guó)《科學(xué)新聞》的評(píng)價(jià)更為形象：“在地球早期黑暗中探索生物的起源，久追不得其解而絕望的古生物學(xué)家，對(duì)這些全新的化石證據(jù)無比歡欣鼓舞?！边@個(gè)項(xiàng)目的完成人已發(fā)表論文９０多篇，其中在國(guó)際著名雜志《自然》和《科學(xué)》上發(fā)表論文１４篇

４顯生宙生物的發(fā)生和演化昆明魚?？隰~寒武紀(jì)生物大爆炸之謎？“寒武紀(jì)大爆發(fā)”難倒了無數(shù)科學(xué)家，探索生命起源仍然是擺在世界上的一個(gè)難題。澄江動(dòng)物群正是人們期盼已久的、探索生命源頭奧秘的最佳科學(xué)窗口?；蛟S是因?yàn)榇髿庵蟹e累了足夠的有利于呼吸作用的氧；或全球環(huán)境變化有利于后生動(dòng)物的生存；或海洋化學(xué)物質(zhì)的變化積累了大量的磷酸鹽，使得軟體動(dòng)物有可能演化出保護(hù)性的骨骼；等等等……，這些問題還有待進(jìn)一步探索和研究。４顯生宙生物的發(fā)生和演化

昆明魚海口魚

2）動(dòng)、植物從水生到陸生的發(fā)展（1）植物的發(fā)展：在志留紀(jì)末期－早、中泥盆世，由于大陸面積的擴(kuò)大，植物完成了登陸的使命。以出現(xiàn)裸蕨植物為代表，并產(chǎn)生莖、葉的分化，發(fā)育了維管束系統(tǒng)。４顯生宙生物的發(fā)生和演化

昆明魚?？隰~

2）動(dòng)、植物從水生到陸生的發(fā)展（2）動(dòng)物的發(fā)展：在晚泥盆世，出現(xiàn)了魚類向兩棲類的演化，動(dòng)物完成了登陸的使命。以出現(xiàn)總鰭魚類為代表