第一讲生命起源

生命的起源地球是太阳系的一个成员，是质量、大气、位置均居中的一个行星。迄今，在我们的太阳系 中，只是地球上才存在各种生命，特别是人类。关于行星和恒星的知识使我们难以相 信地球是宇宙中亿万颗中唯一蕴藏着生命的行星。宇宙起源大约远在200亿年以前，银河系起源至少在130亿年前，太阳系和地球的形成发生在46亿年前。化石年龄的研究表明，生命早在35亿年前已经存在，地球已有蓝绿藻类的微生物云集。生物进化是从那时起，一直延续到人类的出现。近代研究认为，人类的出现是在约400万年前。一、有关生命起源的几种假说1.神创论2.自然发生论3.宇生论4.化学进化说上帝创造万物，最后造人。(见圣经故事)1、神造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2、自然发生论17 世纪意大利医生F.Redi 用实验证明腐肉不能生出苍蝇1860年巴斯德用实验证明肉汤不能生出微生物古代人认为生命是自然发生的我我国国古古代代有有“天天地地合合气气万万物物有有生生”的说法，的说法，古古代代欧欧洲洲有有“地地球球乃乃孕孕育育生生命命的慈母的慈母”的说法的说法3、宇生论地球上生命来自宇宙空间别的星球。彗星彗星陨石坑陨石坑4、化学进化说、化学进化说q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。4.1 由简单小分子到复合大分子q随着地表的冷却，水的积累，在原始海洋中和大气中，出现一批简单的小分子。太阳辐射 火山爆发 雷鸣电闪使简单小分子合成复杂的稍大分子有机酸、氨基酸、单糖、脂类、嘌呤、嘧啶、核苷酸等等提供能量提供能量Stanley Miller(1953 时 23 岁)1953 年芝加哥大学研究生米勒的模拟实验 用电击提供能量，从简单小分子可得到复杂的稍大分子。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 谷氨酸 后来别人的实验，使用其他能源，紫外线、高温、射线等，还得到：嘌呤、嘧啶、核苷酸、脂肪酸、单糖等。4.2 有机小分子到大分子聚合物q在原始海洋的岸边,岩石,沙土的表层,有机小分子沉积,吸收能量,聚集成大分子聚合物。福克斯实验证实 （1）把氨基酸混合物倾倒在160 oC200 oC 热沙土上，水分蒸发，氨基酸浓集并化合生成蛋白质样大分子。（2）这样得到的蛋白质分子具有 肽链结构；蛋白质特有的显色反应；可被蛋白酶水解，产生氨基酸；微弱的酶活性。4.3 从多分子体系到原始生命细胞qq奥巴林用蛋白质（白明胶）和多糖（阿拉伯胶）混合得到团聚体小滴。qq团聚体小滴性质 直径直径直径直径 1 1 1 1 m 500 m 500 m 500 m 500 m m m m；稳定存在几小时至几周；稳定存在几小时至几周；稳定存在几小时至几周；稳定存在几小时至几周；外周增厚呈膜状结构，与周围水液有明显界外周增厚呈膜状结构，与周围水液有明显界外周增厚呈膜状结构，与周围水液有明显界外周增厚呈膜状结构，与周围水液有明显界限；限；限；限；具原始代谢特征；具原始代谢特征；具原始代谢特征；具原始代谢特征；可以增长和繁殖。可以增长和繁殖。可以增长和繁殖。可以增长和繁殖。微球体qq福克斯用类蛋白质加热浓缩得到福克斯用类蛋白质加热浓缩得到微球体微球体；qq微球体性质微球体性质 1 m2 m（相当于细菌大小）可吸纳周围环境的脂类，并形成 膜状结构；膜表现选择透性，反映渗透压变化；吸纳周围环境中蛋白质分子，微 球体可“增长”和“繁殖”。微球体(福克斯实验)达尔文的探索q“适者生存”-自然选择理论的精髓；1859年写下物种起源。三百年的追问三百年的追问上帝居无定所上帝居无定所上帝无力控天上帝无力控天科学界的巨人科学界的巨人奇思异想的花季之年奇思异想的花季之年艰苦考察的风华之年艰苦考察的风华之年创立奇说的知命之年创立奇说的知命之年锲而不舍的不惑之年锲而不舍的不惑之年我生来就是一个博物学家。我生来就是一个博物学家。查理查理达尔文达尔文 用自己菲薄的力量为建立自然科用自己菲薄的力量为建立自然科学的大厦作一点贡献。学的大厦作一点贡献。查理查理达尔文达尔文 在这五年的旅行时间里，我在这五年的旅行时间里，我所有的快乐都来源于我内心里所发所有的快乐都来源于我内心里所发生的一切：对景致的赞美、在荒漠生的一切：对景致的赞美、在荒漠和壮丽的森林中漫游，夜晚在可怜和壮丽的森林中漫游，夜晚在可怜的小的小“贝格尔贝格尔”号的甲板上散步号的甲板上散步默默无闻地和孤单地建立理论默默无闻地和孤单地建立理论和收集事实和收集事实 查理查理达尔文达尔文航海日记航海日记 我已阅读了大批农艺和园艺方我已阅读了大批农艺和园艺方面的书，并且不断地搜集事实。最面的书，并且不断地搜集事实。最后终于闪现出微光，而且我几乎已后终于闪现出微光，而且我几乎已相信了物种不是不变的相信了物种不是不变的我想，我想，我已找到了物种借以对于不同目的我已找到了物种借以对于不同目的能作完美适应的那个简单途径。能作完美适应的那个简单途径。1844年年1月，达尔文致胡克的月，达尔文致胡克的信信 在生存竞争中，生存能力强的个体能产在生存竞争中，生存能力强的个体能产生较多的后代，种族得以繁衍，其遗传性状生较多的后代，种族得以繁衍，其遗传性状在数量上逐渐取得了优势，而生存能力弱的在数量上逐渐取得了优势，而生存能力弱的个体则逐渐被淘汰，即所谓个体则逐渐被淘汰，即所谓“适者生存适者生存”，其结果，是使生物物种因适应环境而逐渐发其结果，是使生物物种因适应环境而逐渐发生了变化。达尔文把这个过程称为自然选择。生了变化。达尔文把这个过程称为自然选择。上帝居无定所上帝居无定所上帝无力控天上帝无力控天上帝与人的血缘亲上帝与人的血缘亲情也被撕碎情也被撕碎 1860年年6月月30日，日，英国科学促进协会于英国科学促进协会于牛津召开的大会。牛牛津召开的大会。牛津大主教威尔伯福斯津大主教威尔伯福斯大肆攻击达尔文的进大肆攻击达尔文的进化论。赫胥黎展开了化论。赫胥黎展开了与之针锋相对的辩论与之针锋相对的辩论 威：赫胥黎先生，据说您是猴子的后代。（台下哄笑）威：赫胥黎先生，据说您是猴子的后代。（台下哄笑）赫：呵呵，我坚信进化论，人是赫：呵呵，我坚信进化论，人是来的。主教先生，来的。主教先生，您的祖上是上帝，那它是男的还是女的？您的祖上是上帝，那它是男的还是女的？（台下哄笑）（台下哄笑）威：人是由威：人是由，我深信。你用，我深信。你用的方法来证明你的观的方法来证明你的观点，但这种方法能解释万事万物的起源吗？点，但这种方法能解释万事万物的起源吗？（台下安静）（台下安静）赫：哈哈，那你的赫：哈哈，那你的方法，却一个事物的起源都不方法，却一个事物的起源都不能证实！能证实！（台下安静）（台下安静）赫：我宁愿要一个可怜的猴子做祖先，也不愿要一个愚赫：我宁愿要一个可怜的猴子做祖先，也不愿要一个愚昧无知、在庄严的科学会议上只会嘲讽挖苦的人做祖先。昧无知、在庄严的科学会议上只会嘲讽挖苦的人做祖先。（演讲台上赫胥黎接受着听众的鼓掌敬意，主教悄然退场了。）（演讲台上赫胥黎接受着听众的鼓掌敬意，主教悄然退场了。）根据根据真实地带真实地带十大科学争论十大科学争论和和“我的理解我的理解”编制编制达尔文的遗憾达尔文的遗憾他在他在物种起源物种起源中没有对自己提出生命的起源和中没有对自己提出生命的起源和本能的由来这个问题。因为他认为，本能的由来这个问题。因为他认为，“如果只是在某个如果只是在某个时候，人们命中注定要解决这些问题的话时候，人们命中注定要解决这些问题的话”，那么这些，那么这些问题也是遥远的未来的任务。问题也是遥远的未来的任务。涅克拉索夫涅克拉索夫 达尔文传达尔文传遗憾之一：物种进化的考古证据还明显不足遗憾之一：物种进化的考古证据还明显不足遗憾之二：生命的起源之谜尚未解开遗憾之二：生命的起源之谜尚未解开 生物进化是从那时起，一直延续到人类的出现。近代研究认为，人类的出现是在约400万年前。qq天文学家估计地球形成于约天文学家估计地球形成于约 4646亿年前。亿年前。qq迄今找到的最早的化石记录了迄今找到的最早的化石记录了35 35 亿年前的原亿年前的原核生物。核生物。qq生命起源大约发生在距今生命起源大约发生在距今 45453535 亿年亿年 间。间。二、生命起源发生在什么时候？35亿年前的蓝细菌化石生命的起源和进化2121世纪将面临的许多世界性的难题世纪将面临的许多世界性的难题q人口q粮食q环境q能源q健康？来 里 哪 从我再见