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1、 生命是我们这个世界最神生命是我们这个世界最神奇、最伟大、最美丽的自然现奇、最伟大、最美丽的自然现象。地球上的微生物象。地球上的微生物1010多万种、多万种、植物植物3030多万种、动物多万种、动物100100多万种。多万种。它们都是从哪里进化来的？怎它们都是从哪里进化来的？怎样做到繁衍不息的？样做到繁衍不息的？第四章第四章 生物的进化（生物的进化（P113P113） 拉马克拉马克（1744-18291744-1829） 达尔文达尔文（1809180918821882），），18591859年物种起源年物种起源 生物进化思想的提出在全世界引起了空前生物进化思想的提出在全世界引起了空前规模的争议
2、。然而，真正的科学理论是经得起规模的争议。然而，真正的科学理论是经得起考验的，达尔文的进化论在生命科学，乃至整考验的，达尔文的进化论在生命科学，乃至整个科学界的地位是不容忽视的。个科学界的地位是不容忽视的。在探索生命的发展历程在探索生命的发展历程: :生命是如何产生的（生命的起源）？生命是如何产生的（生命的起源）？生物是如何演变的（生物的进化）？生物是如何演变的（生物的进化）？第一节第一节 生命的起源生命的起源第二节第二节 生物进化史及生物进化图谱生物进化史及生物进化图谱第三节第三节 生物进化论与生物进化的证据生物进化论与生物进化的证据在有硫、磷、金属等在有硫、磷、金属等土壤的适当条件下土壤的
3、适当条件下进行缩合或聚合反应进行缩合或聚合反应有机高分子物质，有机高分子物质，如蛋白质、核酸等的分子如蛋白质、核酸等的分子第二步第二步有机小分子物质，有机小分子物质，如核苷酸、氨基酸如核苷酸、氨基酸第一节第一节 生命的起源生命的起源 多分子体系逐步演变，特别是蛋白质和核多分子体系逐步演变，特别是蛋白质和核酸相互作用，最终出现了有原始陈新代谢酸相互作用，最终出现了有原始陈新代谢功能并进行自我繁殖的最早生命。功能并进行自我繁殖的最早生命。第三步：最关键、最复杂，尚未通过实验验证。第三步：最关键、最复杂，尚未通过实验验证。有机高分子物质，如蛋白质、核酸等有机高分子物质，如蛋白质、核酸等浓度增加浓度增
4、加凝聚成小滴，构成可与外界进行凝聚成小滴，构成可与外界进行简单物质交换的多分子体系。简单物质交换的多分子体系。第一节第一节 生命的起源生命的起源原始气体冷凝原始气体冷凝汇流成海洋汇流成海洋火山爆发和闪电火山爆发和闪电的能量使气体合的能量使气体合成简单有机物成简单有机物溅到岩石上的氨溅到岩石上的氨基酸聚合成肽链基酸聚合成肽链又重新回到水中又重新回到水中各种大分子进化各种大分子进化成原核细胞和真成原核细胞和真核细胞核细胞生命起源模式第一节第一节 生命的起源生命的起源唯心主义认为：唯心主义认为：生命是上帝创造的，或是某生命是上帝创造的，或是某种超自然的精神力量的结果。这种唯心观点种超自然的精神力量的
5、结果。这种唯心观点在达尔文发表物种起源前对人们的思想在达尔文发表物种起源前对人们的思想具有广泛的影响，具有广泛的影响，牛顿牛顿。唯物主义认为：唯物主义认为：生命不是原本就存在，生命生命不是原本就存在，生命来源于非生命物质，并非来自于精神力量或来源于非生命物质，并非来自于精神力量或超自然力量。超自然力量。宗宗教教认认为为上上帝帝创创造造了了人人第一节第一节 生命的起源生命的起源一、对生命起源的认识过程一、对生命起源的认识过程二、生命出现的历程二、生命出现的历程第一节第一节 生命的起源生命的起源 人类对生命起源的人类对生命起源的认识经历了一个漫长的认识经历了一个漫长的过程。过程。 圣经（旧约）中圣
6、经（旧约）中明确叙述了上帝在六天明确叙述了上帝在六天之中分别创造了陆地、之中分别创造了陆地、海洋、男人、女人及动海洋、男人、女人及动植物等世界万物。植物等世界万物。 这种唯心主义观点这种唯心主义观点在西方漫长的中世纪一在西方漫长的中世纪一直占据了统治地位，这直占据了统治地位，这主要是因为科学技术发主要是因为科学技术发展的限制。展的限制。一、对生命起源的认识过程一、对生命起源的认识过程第一节第一节 生命的起源生命的起源 有关生命起源唯物主义观点有关生命起源唯物主义观点的证实同样经历了漫长的岁月。的证实同样经历了漫长的岁月。 古代的中国人古代的中国人认为认为“腐草生腐草生萤萤”； 古埃及人古埃及人
7、认为蛙是尼罗河中认为蛙是尼罗河中的淤泥经日照产生的。的淤泥经日照产生的。 这些观点直到这些观点直到18641864年巴斯德年巴斯德（1822182218951895）发表了著名的）发表了著名的“鹅颈瓶实验鹅颈瓶实验”，才纠正了上述观，才纠正了上述观点的错误。点的错误。第一节第一节 生命的起源生命的起源 著名的巴斯德著名的巴斯德“鹅颈瓶实验鹅颈瓶实验” 这一实验纠正了这一实验纠正了“自生论自生论”的错误，但是，的错误，但是，地球上最初的生命又是如何产生的呢？地球上最初的生命又是如何产生的呢？ 第一节第一节 生命的起源生命的起源 就目前的认识，生命的出现可就目前的认识，生命的出现可以认为大致经历了
8、三个阶段：以认为大致经历了三个阶段：二、生命出现的历程二、生命出现的历程第一节第一节 生命的起源生命的起源原始生物大分子的出现、原始生物大分子的出现、核酸核酸-蛋白质有机体系的建立蛋白质有机体系的建立细胞的形成细胞的形成 有关原始生物有关原始生物大分子出现的研究大分子出现的研究最有影响的工作及最有影响的工作及发现包括：发现包括： 奥巴林假说、奥巴林假说、 米勒实验，米勒实验， 来自陨石的发现。来自陨石的发现。1 1、原始生物大分子的出现、原始生物大分子的出现第一节第一节 生命的起源生命的起源 1924 1924年，前苏联年，前苏联生物学家奥巴林通过生物学家奥巴林通过将明胶（蛋白质）与将明胶（蛋
9、白质）与阿拉伯胶（糖类）混阿拉伯胶（糖类）混合的实验，提出了地合的实验，提出了地球上生命起源于原始球上生命起源于原始蛋白质聚集形成的团蛋白质聚集形成的团聚体的设想。聚体的设想。第一节第一节 生命的起源生命的起源奥巴林假说奥巴林假说甲烷、氨气、氮气和水甲烷、氨气、氮气和水加热、放电一星期后加热、放电一星期后多种氨基酸（如丙氨酸、多种氨基酸（如丙氨酸、甘氨酸、天冬氨酸）、甘氨酸、天冬氨酸）、有机酸（如乳酸、乙酸）有机酸（如乳酸、乙酸）以及尿素等等。以及尿素等等。嘌呤、嘧啶，甚至核糖核嘌呤、嘧啶，甚至核糖核酸、脱氧核糖核酸，以酸、脱氧核糖核酸，以及脂肪等。及脂肪等。第一节第一节 生命的起源生命的起源
10、 有关原始生物大分子有关原始生物大分子出现更为直接、有力的证出现更为直接、有力的证据来自于据来自于19541954年美国生物年美国生物学家米勒的工作。学家米勒的工作。 但是，但是，19591959年年9 9月降月降落在南半球的一颗炭质陨落在南半球的一颗炭质陨石又将人们带入到一场新石又将人们带入到一场新的争论之中。的争论之中。 地球生命氨基酸的消地球生命氨基酸的消旋构型均是旋构型均是L L型，而这些型，而这些氨基酸的构象却是以氨基酸的构象却是以D D型型与与L L型的混合形式存在。型的混合形式存在。 争论已不仅仅是原始争论已不仅仅是原始大分子是如何出现的问题，大分子是如何出现的问题，更重要的是地
11、球上生命究更重要的是地球上生命究竟是来自于地球本身，还竟是来自于地球本身，还是来自于地球以外的宇宙是来自于地球以外的宇宙？第一节第一节 生命的起源生命的起源 这一工作至少可以说明构这一工作至少可以说明构成生命的基础物质可以产生于成生命的基础物质可以产生于生命系统以外。生命系统以外。 米勒的实验似乎距离完全米勒的实验似乎距离完全揭示生命起源第一阶段的奥秘揭示生命起源第一阶段的奥秘已为期不远。已为期不远。 该陨石虽然在进入地球大气的时候像个火球，但该陨石虽然在进入地球大气的时候像个火球，但其内部并没有产生可以破坏细菌的高温。火星岩石可其内部并没有产生可以破坏细菌的高温。火星岩石可以在一年内从火星落
12、到地球，而有些活着的微生物能以在一年内从火星落到地球，而有些活着的微生物能够在太空中生存几年。够在太空中生存几年。 检测表明，陨石样本内部温度从来没有超过检测表明，陨石样本内部温度从来没有超过4040摄摄氏度。这一温度不能杀死大多数细菌或真核生物。氏度。这一温度不能杀死大多数细菌或真核生物。 意味着陨石在太阳系行星间转移生命的假说是可意味着陨石在太阳系行星间转移生命的假说是可能成立的。能成立的。第一节第一节 生命的起源生命的起源 计算机模拟表明，自从火星和地球形成以来，火计算机模拟表明，自从火星和地球形成以来，火星上有大约星上有大约1010亿吨岩石落到了地球上。科学家认为，亿吨岩石落到了地球上
13、。科学家认为，火星在一段时间里曾经具备生命所需的所有条件：阳火星在一段时间里曾经具备生命所需的所有条件：阳光、有机分子和液态水。光、有机分子和液态水。 美国国家航空和航天美国国家航空和航天局局20052005年年6 6月月2828日报道，日报道，“卡西尼卡西尼”号探测器传回的号探测器传回的最新图像显示，在土卫六最新图像显示，在土卫六南极地区有一块形状不规南极地区有一块形状不规则的阴影，看起来类似湖则的阴影，看起来类似湖岸。这片阴影区域长约岸。这片阴影区域长约234234公里，宽约公里，宽约7373公里，其大公里，其大小与美国和加拿大交界处小与美国和加拿大交界处的安大略湖相当。的安大略湖相当。
14、第一节第一节 生命的起源生命的起源 2005 2005年年7 7月月3 3日，美国宇航日，美国宇航局耗资局耗资3.33.3亿美元发射的亿美元发射的“深度深度撞击器撞击器”（Deep ImpactDeep Impact）在远）在远离地球离地球1.31.3亿公里，成功地与亿公里，成功地与“坦普尔坦普尔-1”-1”彗星相撞，这次人彗星相撞，这次人类史上的伟大创举或许会发现类史上的伟大创举或许会发现有关生命起源的新线索。有关生命起源的新线索。“深度撞击器深度撞击器”与与“坦普尔坦普尔-1”-1”彗星相撞彗星相撞 第一节第一节 生命的起源生命的起源 “ “中心法则中心法则”揭揭示了生命活动在分子示了生命
15、活动在分子水平上的基本规律。水平上的基本规律。 “ “中心法则中心法则”又又是如何建立起来的呢是如何建立起来的呢？ 是先有核酸，还是先有核酸，还是先有蛋白质的问题。是先有蛋白质的问题。2 2、核酸、核酸-蛋白质有机体系的建立蛋白质有机体系的建立第一节第一节 生命的起源生命的起源第一节第一节 生命的起源生命的起源 “ “蛋白起源说蛋白起源说”的观点最早来自的观点最早来自19241924年奥巴林的实验。年奥巴林的实验。 20 20世纪世纪6060年代，美国的福克斯年代，美国的福克斯等人将干燥的氨基酸粉末混合加热，等人将干燥的氨基酸粉末混合加热，放置在水中后，观察到在水中形成了放置在水中后，观察到在
16、水中形成了“类蛋白微球体类蛋白微球体”,”,并将其看成是原并将其看成是原细胞的雏形。这种实验室模拟制造出细胞的雏形。这种实验室模拟制造出来的来的“原细胞原细胞”具有具有膜的边界膜的边界，体积，体积能够增大（能够增大（生长生长），能够出芽、分裂），能够出芽、分裂（繁殖繁殖），并能与外界溶液进行物质），并能与外界溶液进行物质交换。交换。 至至9090年代，中国学者赵玉芬发现，年代，中国学者赵玉芬发现，氨基酸在磷酸化以后，能够自身聚合氨基酸在磷酸化以后，能够自身聚合成肽、成酯并能进行多种生物化学反成肽、成酯并能进行多种生物化学反应，这一发现进一步支持了应，这一发现进一步支持了“蛋白起蛋白起源说源说”。 到到8080年代，切赫在研究原生动物时，发现其前体年代，切赫在研究原生动物时，发现其前体rRNArRNA分子所切下分子所切下的内含子具有酶的活性，由于的内含子具有酶的活性，由于RNARNA在在“中心法则中心法则”中处于中处于DNADNA与蛋白质与蛋白质的中间，自然人们联想到的中间，自然人们联想到RNARNA起源的可能性。起源的可能性。 1992 1992年诺勒等人发现去除核糖体蛋白质后的年诺勒
