第八章生命的起源

第八章生命的起源第1頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)對生命的幾種假說神造論-上帝造萬物，造人（圣經(jīng)）自然發(fā)生論-生物從非生物環(huán)境中自然發(fā)生出來宇生論-生命來自宇宙中別的星球進化論第2頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月一、原始人的圖騰思辨第3頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月二、神造論圣經(jīng)舊約《創(chuàng)世紀》：上帝在6天之內(nèi)創(chuàng)造了包括宇宙、陸地、海洋、各種動物、植物、男人、女人在內(nèi)的世界萬物。第4頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月女媧造人第5頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月三、自然發(fā)生論腐草化螢腐肉生蛆淤泥生鼠四、生源論巴斯德-曲頸甑試驗第6頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月五、新自然發(fā)生說

地球上由沒有生命的無機物逐漸發(fā)展到今天的生命世界第7頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月進化論的創(chuàng)立共同由來學(xué)說（theoryofcommondescent）自然選擇學(xué)說（theoryofnaturalselection）第8頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月多重證據(jù)支持共同由來學(xué)說加拉帕戈斯地雀形態(tài)學(xué)的比較研究：人的上肢、馬的前腿、海豚的鰭足、蝙蝠的翼手——骨骼構(gòu)造相似第9頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月化石記錄多重證據(jù)支持共同由來學(xué)說第10頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月加拉帕戈斯地雀加拉帕戈斯群島位于東太平洋，由19個火山島組成，從未和大陸相連島上獨有的物種13種地雀彼此相似而又互有區(qū)別的物種來自同一個祖先第11頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月自然選擇學(xué)說達爾文做出推論選擇淘汰脆弱的個體變異產(chǎn)生新的性狀連續(xù)選擇使輕微的變異積累人工選擇效應(yīng)-自然選擇的佐證家養(yǎng)動物栽培植物第12頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月金魚的馴化金魚鯽魚（Carassiusauratus）我國飼養(yǎng)金魚最早的國家七八百年中，完成了金魚的馴化，選育出絢麗多姿、顏色各異的不同品種

2n=100第13頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月六、地外起源論（宇生論）澳大利亞發(fā)現(xiàn)-含碳物質(zhì)的隕石月球樣品-氨基酸和有機酸第14頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月地球上生命來自宇宙空間別的星球。彗星隕石坑第15頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月生命起源于地球的自身演化過程地球是迄今為止發(fā)現(xiàn)唯一存在生命的星球第16頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)化學(xué)進化一、物理進化、化學(xué)進化與生物進化第17頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月二、化學(xué)進化1920s,奧巴林和霍爾丹：化學(xué)演化期或前生物期1.簡單有機體的形成1828年，維勒，氧化鉛+銨尿素Miller實驗——古老大氣環(huán)境的模擬實驗澳大利亞隕石中發(fā)現(xiàn)(1959)氨基酸、嘧啶和脂肪酸2.聚合有機體的形成3.多分子體系的形成和原始生命的出現(xiàn)4.代謝系統(tǒng)的進化和遺傳系統(tǒng)的起源第18頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

用電擊提供能量，從簡單小分子可得到復(fù)雜大分子。第19頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月1.蛋白質(zhì)起源說奧巴林的團聚體(coacervate)假說(1924)：用蛋白質(zhì)（白明膠）和多糖(阿拉伯膠)混合得到團聚體?？怂褂妙惖鞍踪|(zhì)加熱得到微球體三、生命的蛋白質(zhì)起源說與核酸起源說第20頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月核酸只有在蛋白質(zhì)（酶）的作用下才能合成，而蛋白質(zhì)也只有在其相應(yīng)的核苷酸順序存在的條件下才能合成。問題：是通過什么樣的化學(xué)過程才能形成核酸和蛋白質(zhì)相互依賴的多分子體系呢？“蛋雞悖論”第21頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月 2、核酸起源說遺傳學(xué)家Muller(20年代)提出“裸基因說”(nakedgenetheory):生命發(fā)生從基因開始；T.Cech(80年代)發(fā)現(xiàn)具有催化活性的RNA

---ribozymeH.F.Noller(1992)發(fā)現(xiàn)純化的rRNA有催化肽鏈合成的功能 具有催化活性的RNA:包括rRNA和tRNA;

完成多種功能：自我剪接；催化剪切；多肽合成；催化核苷酸的合成等第22頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月RNA既能儲存信息，也能催化化學(xué)反應(yīng)（1）RNA初始序列作為互補序列模板；（2）互補序列作為模板，合成具初始序列RNA分子。RNA在進化上早于DNA：RNAworld如何轉(zhuǎn)化為DNAworld基于RNA的系統(tǒng)RNA復(fù)制基于RNA和蛋白質(zhì)的系統(tǒng)RNA到蛋白質(zhì)現(xiàn)代細胞DNARNA蛋白質(zhì)生物大分子的化學(xué)分工與進化DNA較RNA穩(wěn)定，有利于遺傳穩(wěn)定性；蛋白質(zhì)多樣性大于RNA,有利于反應(yīng)復(fù)雜性的進化第23頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月四、生命秩序起源的新思考五、核酸和蛋白質(zhì)的專業(yè)化分工合作第24頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)細胞的形成和進化第25頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月一、細胞的形成細胞起源于?第26頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月細胞起源于地球地球的形成及地球大氣層條件的變化是細胞生命形成的關(guān)鍵第27頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

細胞

生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸等）

生物小分子（氨基酸、核苷酸、單糖、脂肪酸等）

無機物小分子（甲烷、氨、氫、水等）第28頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月無機物小分子（甲烷、氨、氫、水等）CH4NH3H2OH2生物小分子形成氨基酸、尿素等氨基酸、嘌呤、嘧啶、脂肪酸等電火花第29頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月生物大分子（如線性多核苷酸）形成原始細胞第30頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月二、細胞的進化一、原核細胞的進化異養(yǎng)細菌化能自養(yǎng)光合自養(yǎng)兼性好氧完全好氧第31頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月2.真核細胞的起源藍藻在35億年前就已出現(xiàn)，在之后的十幾億年里，他對改變地球的原始大氣有很大的作用。當(dāng)是的生態(tài)環(huán)境中只有

藍藻

細菌第32頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月20億年前，某些原核細胞通過內(nèi)共生的方法，進化出真核細胞。（目前較公認的假說） 藍藻 葉綠體 細菌 線粒體

真核細胞的出現(xiàn)為有性生殖、多細胞化、動植物的分化都奠定了基礎(chǔ)。第33頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月線粒體和葉綠體起源的內(nèi)共生學(xué)說內(nèi)共生是指一種較大的細胞把另一種較小的細胞“吞吃”到細胞里面，但并不把小細胞消化掉，而是與其建立起一種互惠的共生關(guān)系（如大細胞利用小細胞的某種功能，從中得益，小細胞則利用大細胞提供的環(huán)境與食物，得以更好地生存）第34頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月線粒體和葉綠體起源的內(nèi)共生學(xué)說現(xiàn)代生物界內(nèi)共生的例子許多種單細胞的綠藻、甲藻和硅藻可以共生于高等植物、真菌、其他藻類以及脊椎動物和無脊椎動物的細胞中藍菌可以共生在真菌、變形蟲、鞭毛蟲以及已失去葉綠體的綠藻的細胞中，藍菌可以進行光合作用，為宿主提供一定的養(yǎng)分第35頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月在不少昆蟲的特殊細胞中，有正常共生的細菌，這些細菌對于宿主來說往往是有重要的生理意義池沼多核變形蟲（大小有2至3毫米）的細胞中并沒有線粒體，但卻有一些需氧的胞內(nèi)共生細菌，這些細菌實際上是起到了線粒體的作用第36頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月細胞器的內(nèi)共生起源學(xué)說就是根據(jù)自然界中比較普遍地存在著細胞內(nèi)共生這一現(xiàn)象，認為一些細胞器也是通過細胞內(nèi)共生的過程而起源的設(shè)想一種較大的單細胞生物“吞吃”了另一種較小的單細胞生物，兩者首先建立起內(nèi)共生的關(guān)系第37頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月在細胞進化的過程中，被“吞吃”的小細胞逐步高度特化，不能再在細胞外長期生存，從而就成為了細胞內(nèi)的一種具有專門功能的細胞器官第38頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月很早就發(fā)現(xiàn)葉綠體可以通過分裂來進行增殖，因此早在19世紀末20世紀初，就有人提出了葉綠體是起源于胞內(nèi)共生的藍菌的設(shè)想早在發(fā)現(xiàn)線粒體這種細胞器時，就有人指出它們在大小和形狀上與細菌很相似；在這種相似性的基礎(chǔ)上，20世紀20年代前后有人提出線粒體是來自胞內(nèi)共生的細菌；后來發(fā)現(xiàn)線粒體也可以像細菌那樣通過分裂而增殖，這給線粒體具內(nèi)共生起源的提法增添了一些依據(jù)第39頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月光憑線粒體與細菌之間、葉綠體與藍菌之間的一些表面上的相似性，就認為線粒體和葉綠體是內(nèi)共生起源的，這未免缺乏足夠的說服力因此，直到20世紀60年代，這一學(xué)說都沒有得到多大的發(fā)展第40頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月三、細胞的產(chǎn)生是基因定位第41頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)對地外生命的探索第42頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

據(jù)研究，今天生活在地球上已確知的生物物種約170萬種，加上未被發(fā)現(xiàn)和已經(jīng)滅絕的物種（物種滅絕的同時會有新物種產(chǎn)生），地球上物種的數(shù)目是相當(dāng)可觀的。保守估計在億種以上。第43頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月迄今為止，人們從未見過地球以外的生命形態(tài)。宇宙中存在著與地球上相同模式而構(gòu)建的生命嗎？第44頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月地外生命存在的依據(jù)哲學(xué)的研究證據(jù)天文學(xué)的研究證據(jù)

第45頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月哲學(xué)的研究證據(jù)

哲學(xué)中有句名言：世界是物質(zhì)的。即生命是物質(zhì)的。構(gòu)成生命的基本物質(zhì)材料和構(gòu)成非生命的基本物質(zhì)材料并沒有區(qū)別，無非是各種化學(xué)元素，而這些元素則是由更為基本的一些粒子——原子、中子和電子組成。第46頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月天文學(xué)的研究證據(jù)構(gòu)成恒星、星系、星際物質(zhì)等的基本材料，物質(zhì)間相互作用的物理過程、化學(xué)過程和生物過程所遵循的規(guī)律與地球上是一致的。（右圖為三色石。是“勇氣”號拍下的火星巖石的合成照片。巖石有三種顏色：紅色、綠色和藍色。）第47頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

星際有機分子的發(fā)現(xiàn)表明：在宇宙的許多地方，由無機物形成有機物的化學(xué)演化早已完成?。?！

細胞和膜的表面有許多核孔，核孔的周圍有8種顆粒，組成核孔輪。通過這一核孔，促使RNA等進入細胞質(zhì)，完成傳遞遺傳信息的任務(wù)。第48頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論：在太陽系內(nèi)的其他天體上不存在像地球人那樣的高度發(fā)達的生命形式；至于是否存在低級生命的可能至今也沒有定論。

第49頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月☆★ζδ尋找液態(tài)水？??！月球：“克萊門汀”號航天器，發(fā)現(xiàn)月球南極的冰湖~火星：“火星快車”飛行器發(fā)回了長期受水流侵蝕的火星表面照片~（右上圖顯示美“機遇號”曾發(fā)現(xiàn)火星表面可能存在過咸海；下圖為“火星快車”發(fā)回的照片）第50頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月巨行星的衛(wèi)星木衛(wèi)二：99年“伽利略”號考察表明，木衛(wèi)二表面布滿環(huán)形山，為冰層所覆蓋~05年，“卡西尼號”飛船四次近距離拍攝土衛(wèi)二，發(fā)現(xiàn)南極有一系列裂痕和噴口~

（下左圖為卡西尼號拍攝的木衛(wèi)二表面，右圖為根據(jù)“伽利略”號采集的數(shù)據(jù)繪制的木衛(wèi)二的大氣）第51頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月木衛(wèi)六97年發(fā)射的“卡西尼號”于04年抵達土星，發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六的物理條件類似于原始地球~05年，“卡西尼號”攜帶的“惠更斯號”降落在“泰坦”表面，照片表明，泰坦上可能富含碳氫化合物和冰塊~（下圖為“惠更斯”號探測器離開“卡西尼”號飛船，飛向土星的衛(wèi)星――土衛(wèi)六的想象圖）第52頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)在我們就以文明產(chǎn)生的條件來估計銀河系中符合這些條件的星球數(shù)量，即著名的德雷克方程。N=RsXfpXfgXnXf1XfiXfcXL式中：N為銀河系內(nèi)可以聯(lián)絡(luò)的文明星球數(shù)；

Rs為銀河系中的恒星形成率，即每年形成的恒星數(shù)目；

fp為有行星系的恒星所占比率；

fg為類太陽型恒星所占比率；

第53頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月n為每個恒星有多少個行星處在其生命圈

內(nèi)；

fi為有生命的行星中出現(xiàn)智慧生命的比率f1為直屬行星中出現(xiàn)生命的行星的比率；fc為有智慧生命的行星中，具有星際通訊能力的行星的比率；L為文明存在的壽命。第54頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月如何與地外文明取得聯(lián)系?

除了技術(shù)和設(shè)備上的限制,時空屏障是最大難題.空間問題:最近的文明星球可能在35光年之外,即使用無線電聯(lián)系,也要70年后得到回音;時間問題:文明發(fā)展程度差異太大的星球是無法進行通信溝通的~第55頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月地外文明的分類地外文明發(fā)展的程度第1類工業(yè)技術(shù)水平接近于地球上已達到的水平能量約為1016瓦特第3類掌握自己的恒星系統(tǒng)的一切資料能量約為1036瓦特第2類掌握自己的中心恒星和行星系統(tǒng)能量約為1026瓦特第56頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月地外文明的探索無