生命与人类的进化历程

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• 雷电和火花放电也是能量利用的重要方式。
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９.１地球的历史与生命的发生
• 在火山爆发时，被喷射到高空的高温气体可产生雷电和火花放电，造成局部高温，并产生紫外线，由此形成混合能源，用于生命分子的合成。放电发生在地表附近，所合成的生成物可直接运到海洋中去。
• （２）大气。原始的大气构成与现今很不相同，它缺乏氧气，而充满ＣＯ２、ＣＨ４、Ｎ２、水蒸气、Ｈ２Ｓ和ＮＨ３等成分。这些气体成分有利于分子的还原合成作用，而不利于氧化分解，因此被称为还原型大气。由此有机分子得以逐渐积累，而不至于被很快氧化分解掉。此时的氧主要以氧化物的形式存在。
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９.１地球的历史与生命的发生
• 这一假说由苏联生物化学家奥巴林和英国遗传学家霍尔丹等提出，认为在极其漫长的时间内，地球上的生命由非生命物质经过复杂的化学演变逐渐形成。地球早期的环境有利于小分子物质聚合成大分子物质，形成生物分子和多分子复合体，并最终导致具有遗传和生物化学系统的细胞的出现。
• 首先，巴斯德将肉汤装入带有细管的烧瓶中，然后，加热烧瓶，使肉汤中的微生物全被杀死。但是如果将这个无菌的肉汤在烧瓶放置一段时间，不久就又会充满微生物。为了证明这些微生物不是由肉汤自发产生的，而是由外界带入的，巴斯德用火将烧瓶的细管烧弯，结果久置后肉汤不再腐败，即不再自发产生微生物。其原因是：弯曲的细管尽管允许空气通过，但却会沉淀空气中的微生物，使其不能自由进入烧瓶中。
• （３）水。地表的水来自火山喷发出的水蒸气和彗星带来的水分。
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９ຫໍສະໝຸດ Baidu１地球的历史与生命的发生
• 当地球降至１００℃以下时，水蒸气形成雨水降到地面，形成海洋、河流和湖泊。相比于气态环境，液态水更有利于有机分子之间发生频繁的化学反应，聚合成更高分子的化合物，为更复杂的生物物质合成打下基础。水还可以阻止强烈的紫外线对原始生命分子的破坏作用，利于原始生命物质的积累。因此，原始海洋成为生命化学演化的中心，原始生命分子与水的结合构成了地球至今仍存在的生命形式。
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９.１地球的历史与生命的发生
• 可见肉汤中的微生物是从外界借助空气传播来的。 • 巴斯德的实验否定了自然发生说。到１８７０年，赫胥黎提出了生
源说（ｂｉｏｇｅｎｅｓｉｓ），断言生命来自先前已经存在的生命。而在此之前，德国病理学家威尔赫（ＲｕｄｏｌｆＶｉｒｃｈｏｗ）在总结细胞学说时已经指出：所有的细胞都来源于先前存在的细胞。这样自然发生说逐渐地被否定。但最初的生命是如何起源成为一个问题。 • ９.１.１.２化学进化说（ｃｈｅｍｉｃａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ）
• ９.１.１.１自然发生说 • 生命来源于非生命，这一点是现代进化生物学家的共识。
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９.１地球的历史与生命的发生
• 自然发生说虽然也持这种观点，但却把事情简单化了，它把生命看成是随时可以产生的东西。自然发生说是一种很古老的观点，古希腊的亚里士多德就持这种观点，他认为生命随时可以发生，存在一个从无生命、低等生命、植物、动物的一个完整发生和进阶序列。到了１９世纪，虽然很多观察和实验证明大的生物不太可能从非生命直接产生，但是那时已经发现了微生物，这种微小的生物无处不在，经常不招自来，使很多人还是相信微生物是可以自然发生的。
• 化学进化说与自然发生说不同，后者认为生命在当代随时可以发生，而化学进化说将生命的产生推向非常久远的过去。那么早期的地球环境是否支持化学进化呢？这要从早期地球物理和地球化学的研究中寻找答案。
• １.原始地球环境。
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９.１地球的历史与生命的发生
• 早期地球的环境与现今有很大的不同。表面上看，那时的地球环境很不利于当今生物的生存，比如太热、火山频繁、缺乏氧气……但恰恰是那种环境有利于生命的化学进化。
第９章生命与人类的进化历程
• ９.１地球的历史与生命的发生 • ９.２生命系统的演化 • ９.３人类的起源和进化 • ９.４宇宙生物学与地外生命
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９.１地球的历史与生命的发生
• ９.１.１生命的起源之争
• 生命具有延续性。这让人感觉生命好像是一个无始无终的过程。但万物皆有源，生命是否也存在一个起源问题？如果有，这一起源是如何发生的？从无生命到生命的鸿沟是怎么被跨越的？最原始的生命该是什么样子？这些问题就像“第一推动” 困扰着牛顿等像物理学家那样，对人类智慧构成了巨大的挑战，也给了人们以无限的想象空间，自古以来，有无数的思想家试图填补这一空间。
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９.１地球的历史与生命的发生
• 过热本不利于细胞生命的稳定代谢活动，但却为有机分子的合成提供能量。现在地球生命主要依赖于太阳能，而早期有机分子合成所需能源却主要来自地球内部的地热，这些地热存在于深部海底，尤其是海底热泉喷口附近和火山周围。由于地表常经受大量的陨石撞击和频发的海洋蒸发，不利于生命物质的积累，海底就成为稳定的、有利于生物物质持续存在的场所。这里还存在的大量硫化物可以为早期生物提供能源，热泉生态系统存在的ＣＨ４、Ｈ２和ＣＯ２等为合成生命物质提供了原料。
• 在尘埃云聚合成地球后，在内部放射性物质衰变生热和星子撞击摩擦产热的共同作用下，原始地球处于灼热的状态。在随后几亿年里逐渐冷却，形成地壳；含有固态气体和冰的陨石和频繁的火山喷发出的气体和水为地球带来了大气和水分，为早期地球生命的诞生创造了条件。对生命的化学进化有利的环境包括：
• （１）能量和温度。
• 若想否定微小的生物的自然发生说，就必须证明如果没有原有微生物的传播，本来不存在微生物的地方就不会自发地出现微生物。
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９.１地球的历史与生命的发生
• 做到这一点的是法国出色的微生物学家巴斯德（ＬｏｕｉｓＰａｓｔｅｕｒ，１８２２—１８９５），他的曲颈烧瓶实验令人信服地证明微生物不会自发地产生，其实验过程是这样的：