1、宇宙大爆炸 第第1节节 地球上生命的起源地球上生命的起源 地球诞生于地球诞生于46亿年前，地亿年前，地球上最初有没有生命？最球上最初有没有生命？最早的生物是怎样的？早的生物是怎样的？疑问：疑问：大胆推测等同于凭空想象吗？大胆推测等同于凭空想象吗？推测要有大量的推测要有大量的确凿证据确凿证据支持支持 一、有关生命起源的几种假说 1.神创论 2.自然发生论 3.生生论 4.宇生论 5.化学进化论 上帝创造万物，上帝创造万物，1、神创论、神创论 观点观点：认为地认为地球上的一切生命球上的一切生命都是由上帝设计都是由上帝设计创造的创造的 最后造人。最后造人。(见圣经故事见圣经故事)女娲造人 中国古代的
2、中国古代的“天命观”“天命观”：主张“天”：主张“天”是宇宙最高的主宰是宇宙最高的主宰 基督教的基督教的圣经圣经的第一章“创世纪”的第一章“创世纪”，就描述了万能的上帝耶和华是怎样在，就描述了万能的上帝耶和华是怎样在6天中创造万物的。天中创造万物的。神创论神创论 你认为此种推论科学吗？你认为此种推论科学吗？将生命起源这一科学命题划入神将生命起源这一科学命题划入神学领域，是不科学的。学领域，是不科学的。观点：生物是从非生物环境中自然发生出来的 腐草化萤腐草化萤 腐肉生蛆腐肉生蛆 淤泥生鼠淤泥生鼠 2、自然发生论、自然发生论 萤火虫萤火虫 现在已知，上述三种情况，分别是萤火虫产卵在草中、蝇产卵在肉
3、上、在泥土中打洞所致。讨论：生命是自然发生的吗？1 2 3 雷迪实验：实验重复多次，结果都是敞口瓶中的腐肉生蛆，蛆是苍蝇的幼虫。如图是意大利医生雷迪的实验装置，据图回答：如图是意大利医生雷迪的实验装置，据图回答：（1）A与与B中均中均 ，而，而C则则 （2）B、C形成一组形成一组 ，实验变量，实验变量是是 ,（3）实验结果表明，）实验结果表明，C中的蛆来自中的蛆来自 ，而非，而非腐肉或空气腐肉或空气（4）此实验推翻了腐肉生蛆的）此实验推翻了腐肉生蛆的 论观点论观点 未生蛆未生蛆 生蛆生蛆 对照实验对照实验 苍蝇的有无进入苍蝇的有无进入 苍蝇的卵苍蝇的卵 自然发生自然发生 17 17 世纪意大利
4、医生世纪意大利医生F.Redi F.Redi 用实验证明用实验证明腐腐肉不能生出苍蝇肉不能生出苍蝇 讨论：生命是自然发生的吗？1860年，法国科学家巴斯德设计了鹅颈瓶实验 巴斯德的鹅颈瓶实验 向烧瓶中倒入肉汤，用火焰烧弯瓶颈，将液体加热灭菌。思考：为什么瓶中的肉汤在数年中保持无菌状态？长时间长时间 巴斯德的鹅颈瓶实验 长时间长时间 瓶颈部位使带有微生物的灰尘 颗粒沉积在这里，不能进入烧瓶。巴斯德的鹅颈瓶实验 观察：将瓶颈部打断，一段时间后出现了什么现象？说明了什么？短时间短时间 巴斯德的鹅颈瓶实验（2009）被称为“微生物学之父”的法国科学家设计了著名的“鹅颈瓶实验”，如图所示：（1）设计这个
5、实验的科学家是 。（2）打断“鹅颈”后，瓶内的肉汤腐败的原因是 。（3）根据“鹅颈瓶实验”，如果家里没有冰箱或冰柜，夏天可用 方法将剩饭剩菜短时间保存而不会腐败变质 循环 巴斯德巴斯德 空气中的细菌进入肉汤中并大量繁殖空气中的细菌进入肉汤中并大量繁殖 高温加热高温加热 对自然发生说的否定 1860年巴斯德用实验年巴斯德用实验证明肉汤不能生出微证明肉汤不能生出微生物生物.现在人们已认识到现现在人们已认识到现存的存的生物不是自然发生物不是自然发生的生的.“生生论”“生生论”:巴斯德的实验结果说明巴斯德的实验结果说明:生物生物只能只能来源于来源于生物生物,非生命物质非生命物质绝对不能随时绝对不能随时
6、自发地产生新生命。自发地产生新生命。4、宇生论、宇生论 观点：地球上生命来地球上生命来自宇宙空间别的星球。自宇宙空间别的星球。彗星彗星 陨石坑陨石坑 小行星撞击地球（想象图）小行星撞击地球（想象图）科学研究表明，地球经常受到陨石等的撞击。科学研究表明，地球经常受到陨石等的撞击。19691969年，人们发现坠落在澳大利亚启逊镇的陨石年，人们发现坠落在澳大利亚启逊镇的陨石中含有并非来自地球的氨基酸。另外，天文学家中含有并非来自地球的氨基酸。另外，天文学家在星际空间发现了数十种有机物。因此，人们认在星际空间发现了数十种有机物。因此，人们认为地球上生命来自宇宙空间别的星球。为地球上生命来自宇宙空间别的
7、星球。5、化学进化论、化学进化论 观点：观点：认为生命是在原始地球条件下起源的，是由非生命物质通过化学途径在漫长的过程中逐渐进化来的。非生命物质非生命物质 原始地球条件下，原始地球条件下，漫长时间漫长时间 通过化学进化通过化学进化途径途径 原始生命原始生命 化学进化论化学进化论 地球环境：烈日、雷电、熔岩 原始大气：氨、氢、甲烷、水蒸气（没有氧气）原始海洋：水蒸气遇冷形成降雨 原始地球 有关生命起源的有关生命起源的“化学起源说化学起源说”化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。有关生命起源的有关生命起源的“化学起源说化学起源说”此种推论有此种推论有科学依据科学依据吗？吗？原始地球假想图原
8、始地球假想图 原始地球的环原始地球的环境是怎样的？境是怎样的？地球上原始大地球上原始大气的成分与现气的成分与现在的大气成分在的大气成分有什么明显的有什么明显的不同？不同？原始地球假想图原始地球假想图 原始地球原始地球 生命的起源生命的起源 1 1、4646亿年前原始的地球的特点：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。一切元素都呈气体面上火山喷发，熔岩横溢。一切元素都呈气体状态，不存在生命状态，不存在生命（1 1）场所）场所：（2 2）物质）物质：（3 3）能量）能量：原始大气和原始海洋原始大气和原始海洋 甲烷、氨
9、、水、氢气等甲烷、氨、水、氢气等 宇宙射线、紫外线、闪电、火山喷发宇宙射线、紫外线、闪电、火山喷发释放的能量等等释放的能量等等 2、原始地球为生命起源提供的条件、原始地球为生命起源提供的条件 无机小分子物质无机小分子物质 生生 成成 形形 成成 组组 成成 演演 变变 场所：场所：原始大气原始大气 场所：场所：原始海洋原始海洋 场所：场所：原始海洋原始海洋 特点：特点：具有原始的新陈代谢和繁殖能力具有原始的新陈代谢和繁殖能力 有机小分子物质有机小分子物质 有机大分子物质有机大分子物质 多分子体系多分子体系 原始生命原始生命 场所：场所：原始海洋原始海洋 支持此阶段的证据：支持此阶段的证据：19
10、53年美国芝加哥大学研究生S.Miller（米勒米勒）的模拟试验。1 1、由无机物合成有机物、由无机物合成有机物 米勒及其实验 Stanley Miller(1953年 时 23 岁)1953年，年，Stanley Miller的实验中模的实验中模拟了原始地球的哪拟了原始地球的哪些条件？些条件？实验得到了什么结实验得到了什么结果？果？由此，可以对生命由此，可以对生命的起源作出怎样的的起源作出怎样的推测？推测？返回返回 原始的海洋原始的海洋“还原性还原性 大气大气”模拟降雨模拟降雨 加热加热 米勒米勒实验实验装置装置 米勒先给烧瓶加热，使水蒸汽在米勒先给烧瓶加热，使水蒸汽在管中循环管中循环 接着
11、他通过接着他通过两个电极两个电极放电产生电火花，模放电产生电火花，模拟原始拟原始天空的闪电天空的闪电，以激发密封装置中的，以激发密封装置中的不同气体发生化学反应不同气体发生化学反应 而球型空间下部连通的而球型空间下部连通的冷凝管冷凝管让反应后的让反应后的产物和水蒸汽产物和水蒸汽冷却冷却形成液体形成液体，又流回底部，又流回底部的烧瓶，即的烧瓶，即模拟降雨模拟降雨的过程的过程。经过一周持续不断的实验和循环之后。米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，其中含有包括勒分析其化学成分时发现，其中含有包括5 5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有有机
12、化合物机化合物 米勒的实验米勒的实验-化学进化阶段化学进化阶段 米勒的实验试图向人们米勒的实验试图向人们证实证实生命起源的生命起源的第一步第一步，从无机小分子物质形成有机小分，从无机小分子物质形成有机小分子物质，子物质，在原始地球的条件下是完全可能在原始地球的条件下是完全可能实现的。实现的。2.2.从有机小分子合成生物大分子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，层或像湖泊样的小水体中，氨基酸氨基酸、核核苷酸苷酸等有机小分子沉积，吸收能量，通等有机小分子沉积，吸收能量，通过过溶液聚合溶液聚合或或浓缩聚合浓缩聚合的方式生
13、成的方式生成原始原始的的蛋白质蛋白质、核酸核酸等生物大分子。等生物大分子。反应物反应物 方式方式 产物产物 多分子体系多分子体系 演变演变 原始生命原始生命 4.4.从多分子体系进化为原始生命从多分子体系进化为原始生命 目前，人们还目前，人们还 在实验室里验证这一过程。在实验室里验证这一过程。原始生命原始生命 原始大气原始大气 有机小分子有机小分子 宇宙射线宇宙射线 闪电闪电 随水流入随水流入 原始海洋原始海洋 生物大分子生物大分子 多分子体系多分子体系 原始生命诞生的过程：原始生命诞生的过程：以事实为依据的以事实为依据的科学争论，对促科学争论，对促进人类的认识是进人类的认识是非常有益的。非常
14、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？4、原始的地球大气与现在的空气在、原始的地球大气与现在的空气在成分上有明显的差别，那时的大气成分上有明显的差别，那时的大气成分主要是（成分主要是（）A、水蒸气、氨、甲烷等、水蒸气、氨、甲烷等 B、氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳等、氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳等 C、氧气、氢气、二氧化碳等、氧气、氢气、二氧化碳等 D、水蒸气、氧气、氮气等、水蒸气、氧气、氮气等 A 7、下列有关生命的起源的叙述、下列有关生命的起源的叙述中正确的是（中
15、正确的是（）A、生命是上帝和神创造出来的、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、生命是从外星球迁移过来的 C、生命是自然而然产生的、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、生命的形成是按照由原始大气中的无机物到有机物，再到原始生命的无机物到有机物，再到原始生命这一顺序逐渐进行的这一顺序逐渐进行的 D 8、模拟原始地球的条件和、模拟原始地球的条件和大气成分，合成氨基酸的科大气成分，合成氨基酸的科学家是（学家是（）A、爱因斯坦、爱因斯坦 B、米勒、米勒 C、爱迪生、爱迪生 D、牛顿、牛顿 B 9、下列哪一项是原始、下列哪一项是原始大气中没有的（大气中没有的（）A、氨、氨 B、水、水 C、氧气、氧气 D、氢、氢 C 10、下列关于生命的起源过程中，物、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质变化的趋向的叙述不正确的是（）A、由无机物生成有机物、由无机物生成有机物 B、由非细胞结构发展成为细胞结构、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、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、由无生命物质演变为有生命物质 B