第1节 生命的起源
一、有关生命起源的几种假说
神创论
自然发生论
宇生论
化学进化说
上帝创造万物,最后造人。
(见圣经故事)
1、神创论
《圣经》记载:
第一天,上帝创造了昼夜;
第二天,上帝创造了天空;
第三天,上帝创造了陆、海及植物;
第四天,上帝创造了日月;
第五天,上帝创造了动物;
第六天,上帝创造了男人亚当;
第七天,亚当问上帝,为什么世间万物独有
我如此孤独?于是上帝取他的肋骨制造了女
人夏娃。
神创论(或神造说)
这一假说认为,现在地球上的各种生物都是由神创造出来的,生命是上帝或神按照一定的目的,一次性地创造出来的。这一假说极为简单地把生命的起源推到了一个不可知、也无法证明的上帝和神的身上,这是在有科学之前,由于人类的愚昧无知而提出的。这一假说把生命起源的问题,划归神学的范围,因而是极不科学的。
女娲造人
2、自然发生论
生物是从非生物环境中自然发生出来的:
腐草化萤
腐肉生蛆
淤泥生鼠
17 世纪意大利医生F. Redi(弗朗西斯科·雷迪)用实验证明腐肉不能生出蛆
1860年巴斯德用实验证明肉汤不能生出微生物
巴斯德“鹅颈瓶”实验
3、宇生论
地球上生命来自宇宙空间别的星球。
彗星
陨石坑
宇生论
这一假说提倡“一切生命来自生命”的观点,认为地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球,即“地上生命,天外飞来”。这一假说认为,宇宙太空中的“生命胚种”可以随着陨石或其他途径跌落在地球表面,即成为最初的生命起点。现代科学研究表明,在已发现的星球上,自然状况下是没有保存生命的条件的,因为没有氧气,温度接近绝对零度,又充满具有强大杀伤力的紫外线、X射线和宇宙射线等,因此任何“生命胚体”是不可能保存的。这个假说实际上把生命起源的问题推到了无边无际的宇宙中去了,同时这个假说对于“宇宙中的生命又是怎样起源”的问题,仍是无法解释的。
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。
星际分子的发现:
? 陨石中有机化合物的发现:
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。
这个假说也主张生命是由非生命物质产生的,但与“自生论”不同,认为生命是在漫长的宇宙进化中发生的,是宇宙进化到某一阶段的产物,不是现在条件下由非生命物质产生的。近几十年来,随着现代科学技术的发展,对于生命起源的化学进化问题,从天文学、地质学、物理学、化学、生物学、古生物学、古生物化学等多学科,进行了综合研究,取得了很大进展。这一假说提出:在几十亿年的漫长岁月中,地球上由没有生命的无机物逐步发展成今天的生命世界。这一化学进化的说法,已经为广大的学者所接受、所承认。
1924 年苏联生物学家奥巴林发表《生命起源》。
1929 年英国遗传学家霍尔丹也提出类似观点。
1936 奥巴林专著再版,他提出的生命起源学说引起世界重视。
4、化学进化说
化学进化说观点
原始生命起源于 非生命物质 。过程如下:
无
机
物
简
单
有
机
物
复
杂
有
机
物
原
始
生
命
原 始 海 洋
?
地质学研究表明,地球大约是在46亿年前形成的,那时候地球的温度很高,地面上的环境与现在的完全不同:天空中或赤日炎炎,或电闪雷鸣,地面上火山喷发,熔岩横流。从火山中喷出的气体,如水蒸气、氢气、氨、甲烷、二氧化碳、硫化氢等,构成了原始的大气层。原始大气中没有氧气。
想像中的原始地球
1、从无机物到简单的有机小分子
由原始大气和原始海洋中的水、氨、甲烷、氢气、二氧化碳等无机物合成小分子有机物,如氨基酸、核苷酸等。
太阳辐射、火山爆发
电闪雷鸣
使简单的无机物
合成小分子有机物
有机酸、氨基酸、核苷酸等等
提供能量
原始大气(氨、氢、甲烷、水蒸气等)
Stanley Miller (1953 时 23 岁)
1953 年芝加哥大学研究生米勒的模拟实验
1953年,美国青年学者米勒模拟原始地球的条件和大气成分,将甲烷、氨、氢、水蒸气等气体泵入一个密闭的装置内,通过进行火花放电(模拟闪电),合成了多种氨基酸(氨基酸是构成生物体蛋白质的一类有机物)。
米勒的实验装置
米勒模拟实验得到的有机物
(共计20多种)
有机物 产量 ?mol
甲醛 2330
脲(尿素) 20
乳酸 310
琥珀酸 40
甘氨酸 6
2、有机小分子到大分子聚合物
由简单的有机物(如氨基酸、核苷酸等)形成
较复杂的有机物,进而聚合成生物大分子(如蛋
白质、核酸等)。
3.从生物大分子生成多分子体系
奥巴林的团聚体(微球体)学说:众多的生物大分子聚集成有序、独立的多分子体系,呈现出初步的生命现象。
4.从多分子体系进化为原始生命
由多分子体系进一步复杂完善成类似于细胞的生命体,其体内可能存在着由膜包围的RNA多肽。
生命起源的化学进化过程
无机物
紫外线、闪电、高温
有机小分子物质
有机大分子物质
(氨基酸、核苷酸等)
(蛋白质、核酸等)
独立体系
外包
原始界膜
不断完善
原始生命
原始大气
原始海洋
尚未实验证实
生命起源发生在什么时候?
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 35 亿年间。
35亿年前的蓝细菌化石
生命的起源和进化