第一节地球上生命的起源 PPT

（2）广为接受的生命起源学说 ＿＿化学起源说
原始生命起源于 非生命物质
• 1924年苏联生物学家奥巴林发表<<生命起源>> 专著。
• 1929年英国遗传学家霍尔丹也提出类似观点。
• 1936年奥巴林专著再版，他提出的生命起源学说 引起世界重视。
按照这个学说，生命是在长时期宇宙进化过 程中发生的，是宇宙进化的某一阶段无生命的物 质所发生的一个进化过程，而不是在现在条件下 由非生命的有机物质突然产生的。
HCN
宇宙射线 紫外线
闪电
简单无机物
氨基酸 核苷酸 单糖
小分子有机物
▪ 2.从有机小分子合成生物大分子
反应物
方式
产物
氨基酸
缩合
核苷酸
聚合
单糖
小分子有机物
原始的蛋白质 原始的核酸
大分子有机物
场所：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
支持此阶段的证据：
•美国福克斯（F.FOX)试验证实： 将氨基酸混合物倾倒在160oC—200oC的热砂或粘 土上，
4、宇生说
证据：星际分子的发现： 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。 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。 陨石中有机化合物的发现：
1、现今发现的古细菌，大多数生活在高温、缺氧、含 硫和偏酸的环境中，这种环境与热泉喷口附近的环境及 其相似。
2、热泉喷口附近不仅温度非常高，而且又有大量的硫 化物、CH4、H2等，与地球早期形成的环境相似。
推测：热泉生态系统提供了生物生存的物质和能量，可 避免地外物体的撞击。这种细菌可能是地球上最古老的 生物之一，大概在地球上生活了几十亿年了。除了能忍 受高温外，这些古老的细菌还有一些奇特的属性，它们 能忍受超级低温和盐度高的环境，强酸和强碱它们也不 怕，可算是能忍受恶劣环境的"终极生物"了。
原始生命是异养、厌氧的。
4.从多分子体系进化为原始生命
反应物
方式
产物
多分子体系
演变
原始生命
▪ 目前人们还不能在实验里验证这一过程。
原始生命诞生的过程：
宇宙射线
随水流入
原始大气
闪电
有机小分子
原始海洋
有机高分子
有机高分子体系 原始生命
5.从原始生命进化到原始细胞
• 出现原始的细胞膜
原始祖细胞类似于今天的小的支 原体。支原体没有细胞壁，其外围 是细胞膜，细胞质中只有核糖体， 只含DNA、RNA和多种蛋白质。它 除了可以在细胞中寄生外，也能在 无细胞系统的培养基中生长、繁殖。 体积相当于病毒大小，为细菌的 1/1000，直径约0.1µm。
第一个用实验来向自然发生论发起进攻的是意大利生物 学家、医生雷迪。他决心要用实验验证腐肉到底能不能 生蛆。 雷迪把牛肉、羊肉、鹿肉、蛇肉等各种不同的肉放在
敞开口的瓶子里，让其腐败，几天后腐肉长出了蛆。雷 迪观察得非常细致，他看到蛆变成了蛹，蛹变成苍蝇。 他还注意到苍蝇盘旋时，有时要撒下一些小东西在肉上， 苍蝇在肉上爬过后也会留下一些小东西，他提出蛆很可 能就是苍蝇留在肉上的这些小东西变成的。
……
过程
长期演变、 相互作用 （无证据）
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
1.从无机分子生成有机分子
假说：从无机分子生成有机分子 证明：1953年美国芝加哥大学研究生
ler（米勒）的模拟试验。
米勒及其实验
原 始 地 球 表 面 想 像 图
原始地球环境： 天空中或赤日炎 炎，或电闪雷鸣， 地面上火山喷发， 熔岩横流。
无机小分子物质生成成形成成组成成演变第一阶段场所实验第二阶段场所过程第三阶段场所过程第四阶段场所过程原始大气1953美国米勒原始海洋聚合缩合美国福克斯原始海洋原始海洋浓缩凝聚长期演变相互作用无证据特点特点原始界膜和原始的物物质交换原始新陈代谢和繁殖有机小分子物质有机高分子物质多分子体系原始生命大家有疑问的可以询问和交流可以互相讨论下但要小声点1
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。
推测：地球上最早的生命或构成生命的有机物，来自于其他宇 宙星球或星际尘埃。
地球上的陨石坑
陨石
第一节地球上生命的起源
神秘的太阳系
地球是太阳系中唯一已确知存在生命的行星。 (其他部分星球还在继续探索中)
有关生命起源的几种假说
（1）神创论
（又叫特创论）其中包括各民族的各种神话、宗 教的一些理论。（上帝、女娲）
代表论点：上帝创造万物，最后造成人；否认 生物的进化。 1996年，罗马教皇约翰·保罗二世致函教廷科学 院全体会议说：“天主教的信仰并不反对生物 进化论，事实上，由于各学科的一系列发现， 这一理论已被科学家普遍接受”。
▪为了证实这个想法，他设 计了一个非常简单的实验。 他把一块块新鲜的肉分别 放到几个容器中，有的容 器盖上纱布，有的不盖。 这样，苍蝇就无法在盖了 布的瓶子上下卵了。过了 几天，那些敞口的、苍蝇 能自由出入的瓶中的肉都 长出了蛆，而盖了纱布的 瓶子里，尽管肉也腐烂、 变臭，但却没有生出蛆来。 他由此得出结论，蛆是苍 蝇排在肉上的卵变来的。
水分蒸发，氨基酸浓缩并化合生成类蛋白质分子。
• 后来的类似实验：
HCN+NH3
类似肽的化合物
单核苷酸
多聚磷脂酸 50oC—60oC
多核苷酸
我国在生命起源上的成就
➢1965年 人工合成了具有全部生命活性的
结晶牛胰岛素（含有51个氨基酸的蛋 白质）。
➢1981年 人工合成了酵母丙氨酸转运核糖
核酸
3.从生物大分子生成多分子体系
无机小分子物质
生 成
有机小分子物质
形 成
有机高分子物质
组 成
多分子体系
特点 原始界膜和原始的 物 质交换 演 变
原始生命
特点 原始新陈代谢和繁殖
第一 阶段
第二 阶段
第三 阶段
第四 阶段
场所 原始大气
实验 1953、美国米勒 场所 原始海洋 过程聚合缩合（美国福克斯）
场所 原始海洋
过程 浓缩、凝聚 场所 原始海洋
地球上原始大 气成分：水蒸 气、氢气、氨、 甲烷、二氧化 碳、硫化氢等， 没有氧气。
A B
C
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
米勒设计的实验 装置
实验证明： 原始地球条件和 大气成分，可以 形成构成生物体 的有机物。由此 可以推测，生命 的起源是从无机 物生成有机物， 这一阶段是完全 能够实现的。
反应物
条件
产物
CH4
原 NH3
始 H2O 大 H2 气 H2S
肉汤煮沸 肉汤煮沸
证据：
密生微生物
推测：肉汤中 的微生物不是自 发发生的，而是 来自瓶外。
应用：发明了 罐头
无微生物 密生微生物
巴斯德的实验
肉汤中的微生物不是自发产生的，而是来自瓶外。
巴斯德实验
1862年，巴斯德终于设计出一个巧妙的曲颈 瓶试验。他给烧瓶安装了一个像横着放的S形 状的长颈，当把烧瓶中的肉汤煮沸时，不仅瓶 中的微生物被杀死了，水蒸汽把瓶颈中的微生 物也杀死了。等到汤放凉时，新鲜的空气就可 以通过瓶颈自由进到瓶子中，而带菌的灰尘由 于比空气重，在长颈向下弯曲处就被拦截住了。 经过这样处理的培养液放许多天也不会变质。 而如果把培养液倾斜，让它通过长颈的弯曲部， 或者把长颈打断，培养液中很快就会充满了微 生物。这样就令人信服地证明了，是空气中的 微生物使汤腐败的，而不是汤腐败产生微生物。
反应物
原始的 蛋白质
原始的 核酸
方式
浓缩
产物 多分子体系
•奥巴林的团聚体学说
生物大分子主要是蛋白质溶液和核酸溶液， 合在一起时，可形成团聚体小滴，这就是多分 子体系，它具有一定的生命现象。
混合 白明胶（蛋白质）＋阿拉伯胶（多糖） 团聚体（小滴）
•福克斯的微球体学说
最初实验：
类蛋白质
微球体
浓缩
微 球 体
无论哪一种多分子体系（团聚体或微球体）， 如果具备以下特征的综合，那么，原始生命 就诞生了。
（1）具有脂双层膜围成的与周围环境隔开的含水 囊泡。
（2）囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖类大分子。 （3）能选择性地从周围环境中吸纳“食物”。 （4）利用“食物”的分解，复制自身一部分起核
心作用的大分子。 （5）囊泡因大分子增多而“生长”和“繁殖”。
在20世纪20年代，美国阿肯萨斯、密西 西比、田纳西等州都通过法律禁止在公立 学校教进化论。1925年在田纳西州代顿 镇，中学教师斯考普斯因为教进化论而受 审，震惊世界。直到1967年，田纳西州 议会才撤销了反进化论法。在八十年代初， 神创论者在南方的几个州成功地说服议会 通过法律强求在公立学校讲授神创论，直 到１９８７年，美国最高法院才判决这样 的法律违反宪法。
热泉生态系统
证据：1977年，科学家在加拉帕哥斯群岛附近海域的 热泉中，发现了一处生机盎然的生物群落。（以后发现 多处）这个生物“社会”的最底层是大量的古细菌，它 们以硫化氢作为食物，通过化学反应，获得生存所需的 能量，同时产生复杂的有机物。而这些古细菌的工作相 当于植物在陆地生态系统中的作用。
生物圈的演化是非生物因 素和生物因素共同、相互
作用的结果
自然发生论（19世纪前广泛流行）
现象:1、将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中，21天后就生出老鼠。
2、鲜肉中没有蛆，腐肉生蛆。 3、腐草化萤。 4、一度干涸的池塘，一旦有水，自然就出现蝌蚪和青蛙。 推测：生物是从非生物环境中自然发生出来的。 你同意这个假说吗？为什么？ 是否只要有证据就能推导出正确的结果?
（二）生命的起源和演化过程，从逻辑上看 可 被分为三个时期:
（1）前生物的“化学”时期，称为化学进化（或 称为 分子进化）时期。
（2）复制“个体”（细胞）的自组织时期。
（3）个体物种的进化期。
长期以来，人们关注的是第(3)期，成果也最 多，但对化学进化到生物进化期至今还未能从 历史的角度和演化的观点来揭示非生命和生命 之间的关系。