1.3地球的演化和生命的起源

1953年美国生物学家米勒的模拟实验
1、试验条件(大气成分、反应条件和反应场所等)： 用真空泵将装置抽成真空后，充入甲烷、氨气、水 、氢气模拟原始大气；用电极产生电火花来迷你闪 电，作为反应条件；用沸水和冷凝后的水模拟原始 海洋，作为反应场所。 2、实验过程：充入模拟的原始大气→用水蒸气驱动 混合气体在玻璃管内流动→电火花放电7天→有机物 (氨基酸、有机酸等)出现 冷凝 3、实验结论：原始大气中的一些小分子无机物，在 一定条件下有可能合成有机小分子物质。
2.化学进化学说：
1)无机小分子物质化学生成有机小分子。
2)有机小分子形成有机高分子--蛋白质和核酸。 3)有机高分子物质组成有界膜的多分子体系。
4) 多分子体系演变成原始生命。
(最复杂和最有决定意义的一步)
化学进化示意图：
为什么说海洋是生命的摇篮？
原始海洋为原始生命的诞生提供了大量 的基本条件：生命所需要的水，维持生 命所需要的碳、氧、氮等元素及多种盐 类，有适宜的温度，能有效抵挡紫外线 的辐射等。海洋孕育了地球上最初的生 命，也完成了一系列动植物的演化过程 ，所以说海洋是生命的摇篮。
1)25亿-6亿年前：地球上开始出现大片的陆 地和山脉，海洋中的藻类释放出氧气，原始 大气中氧气含量增多。
2)6亿-2.5亿年前的古生代：地球上陆地大面 积增加，原始的欧亚大陆和北美大陆露出海面 ，出现昆虫、鱼类、两栖类和裸蕨类植物。
3)2.5亿-0.7亿年前中生代：大西洋和印度洋 形成，中国大陆轮廓基本形成，裸子植物和爬 行动物出现。
无机小分子物质
生 成
第一 实验 阶段 有机小分子
1953、美国米勒
有机高分子物质
组 成
第三阶 段
多分子体系 原始生命
演 变
第四阶 段
场所 过程 场所 过程 场所
原始海洋
聚合、缩合
原始海洋 浓缩、凝聚 原始海洋 长期演变、 过程 相互作用
由地球的演化过程可以发现生物出现的 先后次序由什么样的规律？
生物的出现的先后次序 遵循这样的规律：由水 生到陆生，由简单到复 杂，由低等到高等。
思考：
原始生命最可能的原始新陈代谢类型是什么？ 原始生命虽然具有原始的新陈代谢作用， 但其结构十分简单，不可能具有进行光合作用 的结构和条件，而只能以原始海洋中已经存在 的各种有机物作为营养物质，所以其同化方式 应该是异养型。原始大气成分中没有氧气，因 此其异化方式只可能是厌氧型。所以，原始生 命的代谢类型最大可能为
地球在形成之初是一个由岩浆构成的炽热的球。 随着地球温度的不断下降，固态的地壳逐渐形成。 由高温岩浆不断喷发而释放的水蒸气、二氧化碳等 构成了非常稀薄的原始大气。高温岩浆不断喷发而 释放的大量水蒸气，随着温度的下降，凝结成水滴 降到地表，汇流成海洋，地球进入了海洋时代。科 学家推测，距今约38 亿年前，在海洋中诞生了地 球上最原始的生命体。
但是，一些科学家却对此类假说持强烈 的反对意见。他们认为，彗星是带来了某些 物质，但那不是决定性的，产生生命所必需 的物质在地球上本来就已经存在。
生命起源问题的观点之一：化学进化说
化学进化说认为，生命起源于原始地球上的 无机物，这些无机物在原始地球的自然条件作用下 ，从无机到有机、由简单到复杂，通过一系列化学 进化过程，成为原始生命体。
宇宙胚种说则认为，地球上 生命的种子来自宇宙，还有人推 断，是同地球碰撞的彗星之一带 着一个生命的胚胎，穿过宇宙， 将其留在了刚刚诞生的地球之上 ，从而地球上才有了生命。但是 ，一些科学家却对此类假说持强 烈的反对意见。他们认为，彗星 是带来了某些物质，但那不是决 定性的，产生生命所必需的物质 在地球上本来就已经存在。
1、地球刚诞生时是一个高温炽热的熔岩球。
地 球 形 成 初 期 的 模 样 (46 亿 年 前 )
这是科学家们的推断
1、地球刚诞生时是一个高温炽热的熔岩球。
岩 浆 喷 亿发 形 亿成 年熔 前岩 流
(46 -26 )
2、固态地壳逐渐形成。
地 球 随 温 度 的 不 亿断 下 亿降 年， 前岩 浆 的 冷 却 、 凝 固
二.生命的诞生
关于生命起源的问题，你知道有哪些假说吗？
神创论
神创论也叫特创论。神创论认为生物界的所 有物种（包括人类），以及天体和大地，都是由 上帝创造出来的。世界上的万物一经造成，就不 再发生任何变化，即使有变化，也只能在该物种 的范围内发生变化，是绝对不可能形成新的物种 的。神创论还认为，各种生物之间都是孤立的， 相互之间没有任何亲缘关系。
4)0.7亿年前至今：地球上在第三纪经经历了 大规模的造山运动，形成了喜马拉雅山等大山 脉，奠定了现在地球的地貌的基础，出现鸟类 、哺乳类和被子植物。
8、现今的地球
右图是记录地球历史的”金钉 子”。你知道下列现象或生物 分别出现在“金钉子”的哪段 时间区域： 原始海洋形成于 蕨类植物的繁盛和裸子植物的 出现 哺乳动物的出现 恐龙生活的时期 大气中氧气的出现和增多 鱼类的出现和繁盛
电极
米勒模拟原始 大气产生有机 物的实验装置
气 体
电火花
实验结果合成了 一些氨基酸、有 机酸和尿素等。
氨基酸 H 2O CH4
NH4 H2 核苷酸
单糖
地球原始海洋
一些现代科学家相信生命起源的化学进 化假说。简单的有机分子，如氨基酸、核苷酸等 能结合形成聚合体。他们推测一些有机化合物经 过长期而又复杂的化学变化，逐渐形成更大、更 复杂的分子，直到形成组成生物体的基本物质— 蛋白质，以及作为遗传物质的核酸等大分子物质 。但是，关于生物大分子如何起源于小分子的原 理，目前科学家还不清楚。 在一定条件下，蛋白质和核酸等物质经 过浓缩、凝聚等作用，可以形成一个由多种分子 组成的体系。这个体系的外面有一层膜，将内部 与海水相隔开，在原始海洋中经历漫长、复杂的 变化，最终形成了原始的生命。
19世纪法国著名科学家巴斯德著名的“肉汤实验” 推翻了这一学说。巴斯德把煮沸灭菌的肉汤密封起来， 发现细菌不能在肉汤里自我再生。这个实验证明，细菌 等微生物的繁衍需要有母体细菌的存在，新的生命不可 能自发地从非生命物质中产生。 那么，最原始的细菌又来自什么地方?巴斯的并没 有解决生命的起源问题。
生命起源问题的另一类观点 ——宇宙胚种说
一.地球的演化
46亿年前地球刚诞生时, 它的模样和现在一样吗？ 根据太阳系形成的过程， 你能想象地球诞生时得“ 模样”吗？
地球的年龄约为46 亿年。太阳系在大 约50 亿年前诞生后，大约经过了5 亿年， 地球开始形成。地球是由原始的太阳星云坍 缩、凝聚而形成的。由于陨石的轰击、地球 不断收缩等原因，温度逐渐升高，地球内部 出现熔融现象。同时又在地球自转、重力作 用下，发生了物质分异现象，外部密度较大 的物质和元素向内部逐渐下沉，内部较轻的 物质逐渐上升，最后地球就逐渐形成了现在 的地壳、地幔和地核等结构。
生命起源的化学进化假说
有机小分子物质(存在于原始海洋中) →有机大分子 物质(蛋白质、核酸)浓缩、凝聚→多分子体系(外有 一层膜，能进行原始的物质交换) →原始生命(能进 行原始的新陈代谢)
原始生命物质可能来自外星球
1959年9月，人们在落到澳大利亚的一颗陨石中发 现了多种氨基酸和有机物。由此，有人提出假说， 原始生命可能来自外星球。
(46 -6 2)
3、原始大气逐渐构成(不含氧气)。
和高 原二温 始氧岩 大化浆 气碳不 等断 构喷 亿成发 了而 亿非释 年常放 前稀水 薄蒸 的气
(46 -26 )
4、原始海洋逐渐形成。
高温岩浆不断喷发而释放的大量水蒸气，随温度的下降 ，凝结成水滴降落地表，汇流成海洋(46亿-26亿年前)
5、最原始生命体在原始海洋诞生。
(38 亿 年 前 )
地球早期的演化过程：
炽热的熔岩球 温度下降 (46亿年前) 释放水蒸气、 二氧化碳等 原始大气 地壳逐渐形成 原始地球 (25亿年前)
水蒸气
凝结沉降
原始海洋(约38亿年 前，最原始的生命体 出现)
6、科学家们通过对地层和化石的研究，逐步 揭示了：25亿年前到现在的变化。
7、25亿年前到现在的变化
异养厌氧型
思考：
在现今地球条件下，非生命物质能不能再演化为原始生命？
生命在地球上的出现是原始地球条件和各种物质相互作用的结果 ，在现今的地球条件下，作为生命起源的基本条件已不存在了。随着 地球上最早的能进行光合作用的原始藻类（如蓝藻）和以后绿色植物 的出现，现代大气已成为含氧丰富的氧化性大气，而不再是生命起源 所必需的还原性大气。现今地球的大气层中有臭氧层阻挡了大部分的 紫外线，没有了强烈的太阳辐射，也没有频繁的闪电，地球的温度也 降低了，把无机物合成为有机物必需的自然界的高能作用已不复存在 。另外，也不再有含丰富有机物、含盐量极少的原始海洋那样的环境 。现在的地球上由于存在大量的游离氧（可以氧化有机物）和微生物 （可以分解有机物）各种有机物不可能像在原始海洋中那样长期保存 和积累。因此，在现在的地球环境条件下，是不可能再产生新的原始 生命的。正因为地球上不会有新的生命起源，现在地球上生物若灭绝 一种，就永远地消失，一去不复返。因此保护环境，保护生物，尤其 保护珍稀的野生动植物资源是当务之急。
1.米勒模拟实验
(1)原始大气： 甲烷、氨气、水、氢气 1)实验条件： (2)能量：
闪电、紫外线、宇宙射线
(3)场所： 原始海洋 2)实验结果： 3)实验结论：生命起源于原始地球上的无机 物是可能的
两个电极放电产 生电火花，模拟 原始天空的闪电
还原性大气 盛有水溶液 的烧瓶代表 原始的海洋
冷凝管让反应后 的产物和水蒸汽 冷却形成液体， 又流回底部的烧 瓶，即模拟降雨 的过程
自然发生说
自然发生说是 19 世纪前广泛流行的理论， 这种学说认为，生命是从无生命物质自然发生 的。如，我国古代认为的“腐草化为萤”（即 萤火虫是从腐草堆中产生的），腐肉生蛆等。 在西方，亚里士多德（公元前 384—公元前 322 ）就是一个自然发生论者。有的人还通过“实 验”证明，将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中，静置 于暗处， 21 天后就会产生老鼠，并且让他惊讶 的是，这种“自然”发生的老鼠竟和常见的老 鼠完全相同。