生命起源与生物进化

2024-04-25

生命起源与生物进化(共9篇)

篇1:生命起源与生物进化

2014年春期八年级(下)生物学复习生命起源和生物进化

1.研究生命起源的方法是推测,科学推测需要证据基础和严密的逻辑。

2.原始地球上尽管不能形成生命,但能产生构成生物体的有机物。

3.原始生命起源于原始海洋(原始海洋是原始生命的摇篮)。

第二节

4.研究生物进化的主要方法是比较:最直接、最重要的证据是化石。

5.地球上最早出现的生物是原核生物,后来才出现了真核生物。

6.生物进化的总体趋势,是由简单到复杂,由低等到高等,由水生到陆生。

第三节

7.达尔文在《物种起源》一书中提出了解释生物进化原因的自然选择学说。

8.自然选择学说的要义是:1 过度繁殖,生存斗争;2 以遗传和变异为基础;3 适应者生存,不适应者被淘汰。

9.生物进化的原因是:自然界中的生物,通过激烈的生存斗争,适应者生存,不适应者被淘汰,这就是自然选择。生物通过遗传、变异和自然选择,不断进化。

篇2:生命起源与生物进化

原始地球火山爆发

↓ 第一步 第二步 第三步

原始大气──→有机小分子──→有机大分子──→原始生命──→原始单细胞生物

(氨基酸等) (蛋白质、核酸等)(能生长、繁殖、遗传)。

原始大气的成分:二氧化碳、甲烷、氮气、氨、氢气和水蒸气(注意:没有氧气)

原始生命诞生的场所:原始海洋

2.生命起源的实验证据

米勒模拟原始地球条件的实验:

①火花放电的作用:模拟原始地球的闪电

②向装置内输入的气体主要是:甲烷、氨、氢气和水蒸气

③米勒提出的问题是:原始地球有没有可能产生生命

④米勒作出的假设是:原始地球有可能产生生命

⑤米勒在实验中搜集到的证据是:容器中产生了原先不存在的各种氨基酸等有机小分子

⑥米勒得出的结论是:在一定的条件下,原始大气中各种成分能够转变为有机小分子。

3.生物进化的证据

生物进化的直接证据:化石。化石是保存在地层中的古代生物的遗体、遗物和遗迹

马的进化趋势是体型由小到大,四肢越来越长,多趾着地逐渐变成只有中趾发达并惟一着地。

在德国发现的“始祖鸟”化石就是爬行类进化成鸟类的典型证据。 我国辽宁省发现的孔子鸟化石为爬行类进化成鸟类提供了新证据。

越简单、越低等的生物的化石总是出现在越古老的地层里;

越复杂、越高等的生物的化石总是出现在越新近形成的地层里。

4、生物进化的主要历

生物进化的规律:从单细胞到多细胞、从低等到高等、从简单到复杂、从水生到陆生

5、达尔文的进化学说——自然选择学说(“19世纪自然科学三大发现之一”)

达尔文认为,地球上的生物一般具有很强的生殖能力,但是由于食物和生活空间等条件有一定限度,因而生物会为争夺必需的食物和生活空间等进行生存斗争。生物进化是自然选择的结果。生物多样性是生物长期进化的结果

在生存斗争中,通过激烈的竞争,适者生存、不适者被淘汰的过程称为自然选择。

尝试用达尔文的自然选择学说解释长颈鹿颈长的原因:古代的长颈鹿,有颈长的和颈短的,颈的长短是可以遗传的。在环境条件发生变化,如缺乏青草的时候,颈长的可以吃到高处的树叶,就容易生存下来,并且繁殖后代。颈短的长颈鹿吃不到足够的树叶,活下来的可能性就很小,留下来的后代也更少,经过许多代以后,颈短的就被淘汰。因此,我们现在看到的长颈鹿都是颈长的。

尝试用达尔文的自然选择学说解释桦尺蛾在污染地区的黑化现象:桦尺蛾的变异会产生黑色和灰色。在污染区,黑色桦尺蛾是有利变异,在生存斗争中获胜,适者生存,并繁殖后代;灰色个体在自然选择中易被淘汰。这样在一代代的繁殖过程中,黑色个体就会越来越多,出现了在污染地区的黑化现象。

6、加拉帕戈斯雀进化的原因B

原因:自然选择

由于环境条件的改变,地雀在喙的形态、大小等方面发生了进化,以适应改变的环境。在生存斗争中通过激烈的竞争,适者生存,不适者被淘汰的过程即自然选择。

7、人类起源于古猿

著名的瑞典分类学家林奈首先把人类归入哺乳纲灵长目,认为人是灵长目中最高等的动物。英国生物学家通过比较解剖等方法,第一次提出了人、猿同祖。

埃及古猿头骨化石被认为是人猿的同祖的证据之一。

8. 人类进化的主要历程:南方古猿阶段、能人阶段、直立人阶段和智人阶段。

在人类进化过程中,脑容量的增加是最显著的变化之一。

南方古猿:两足能够直立行走

能人:脑容量比南方古猿的大,脑的沟和回与人的相似可能具有语言能力

直立人:最早用火、狩猎、奔跑、制造石器、有语言能力

篇3:生命起源与生物进化

1 开设生命起源与进化之谜选修课的背景和意义

2004年华中科技大学社会学系陈志霞等人对1,010名大学生的自杀意识与自杀态度进行调查发现:有过轻生念头的学生占10.7%。第二届中美精神病学术会议资料显示,近年来我国青少年自杀一直呈上升趋势,自杀已成为青少年死亡的首位原因,比全国其它年龄段自杀率高出一倍。同时据统计,目前全国患有心理疾病的人大约有1,600万,其中1/3是儿童、青少年,而且青少年还呈上升趋势。因此,高校必须开设生命教育相关课程。另一方面,随着信息网络的普及,越来越多的青少年学生沉溺于网络的虚拟世界,长期脱离现实,一些学生进入大学以后荒废学业,潜移默化中影响其心理健康和人生观的形成。因此,如何让青少年上网、用电脑趋利避害已引起广泛的关注。

本选修课结合上述国内青少年实际情况,利用现代化信息技术,在大量科普教材的基础上,借鉴大型探索、纪录和科幻片,开展《生命起源与进化之谜》选修课,通过认识生命的起源、发展和终结,从而使大学生认识生命、理解生命、尊重生命,进而珍惜生命,建立乐观积极的人生观,促进学生价值观、生理心理、社会适应能力的全面均衡发展。并围绕宇宙起源、生命起源、人类进化等科学主题内容及相关知识的介绍,进一步落脚到“从生命起源与演化思考人类社会可持续发展”、“从人类的起源与进化,了解生命的可贵与价值”等方面,帮助青少年树立人与环境和谐、人与人和谐、可持续发展的观念,提高保护环境与物种多样性的意识;引导大学生认识、思考并接受“生命的唯一性与珍贵”、“尊重生命、珍惜生命是一切的核心” 等理念。同时,将学生所学习的有关化学、生物学、考古学、地理学及物理学等相关知识融会贯通,培养科学思维方法和科学探索精神,增强其热爱自然、探索科学难题的志趣与信心,自觉加入到保护环境行列。并在潜移默化中,启动“生命教育工程”,对学生进行心理健康、生命价值、环境保护、和谐发展等方面的教育。

2 生命起源与进化之谜选修课的内容设置

本课程授课内容方面,收集大量国内外有关生命起源与进化的读物与网络资源,利用现代化信息技术,借鉴国内外大型探索、纪录和科幻片,用通俗易懂的语言、图文并茂的内容、生动活泼的形式,制作《生命起源与进化之谜》系列多媒体课件,并建立“宇宙大爆炸”、“黑洞”、“生命本质”等模型。其主要内容涵盖:①宇宙、地球的形成、演化、环境系统的演变与发展史;②生命起源的科学探索历程与发展阶段,主要学术观点的形成与发展,各家学说的主要论点、证据,提出和论证历程以及辨析;③介绍和展示生物进化的历程,物种起源、进化、竞争和某些物种绝灭的片段;④介绍生命的起源、发展和终结:引导学生认识生命,进而敬畏、珍惜生命;教育学生正确认识死亡,培养健康理性的死亡态度和有效行为;探讨生命的意义,提升对生命的尊重与关怀,陶冶健全人格;⑤围绕“谜”点问题,介绍和讨论相关主题:恐龙灭绝之谜、有没有活恐龙、人类起源地、现代人起源的争论、野人问题、鸟类的进化和起源、陆生四足动物的直系祖先之争等;⑥生物与环境的协同关系,树立人与环境和谐、人与人的和谐、可持续发展的观念,认识人类的发展和生存空间与自然环境的相互关系,增强保护环境与生物多样性的意识;⑦围绕生命起源主题,介绍和展示:文化进化与人类未来。其课程内容设置具体见图1。

3 生命起源与进化之谜选修课的教学方式和考核方式

3.1 运用现代教学手段,提高课堂教学质量

在授课形式上,充分利用多媒体特别是相关音像资料,剖析重点,激发兴趣。收集大量国内外相关科普读物、网络图片及最新研究成果,并参考国内外地史学、古生物学教材及相关网页基础,经过不断地筛选和重新编辑制作多媒体课件,以图片为主,加少量文字说明,具有信息丰富、概念形象、通俗易懂等特点;并利用3D技术,建立“宇宙大爆炸”、“黑洞”等三维立体模型,穿插在授课过程中播放,易于被学生接受,便于他们掌握重点内容;同时在讲授过程中,借鉴并剪辑国内外大型探索片、纪录片、国家地理、科幻片中相关内容(学生更有兴趣的:英文版而带有中文字幕的),其中涉及到的电影片段包括《宇宙与人》、《宇宙的诞生》(BBC影片)、《与原古人同行》、discovery作品及大型灾难片《世界末日》等。这些音像资料的成功运用,极大地丰富了课堂内容,比较好地吸引了学生的注意力,有效地提高和调动了学生的学习兴趣,为他们更深入地探讨一些科学问题提供了良好的学习平台,从而丰富了上课的形式,提高学生求知的兴趣。

3.2 课堂讲授与课堂讲座有机结合

在授课方法上,摒弃注入灌输、死记硬背的教学方法,除充分采用多媒体、录像等资源外,我们开展了各种形式的课堂讨论,将课堂讲授与课堂讲座有机结合。利用学生已有的自学能力、理解能力、思维能力乃至鉴别能力,培养学生观察、思索和解决问题的能力,发表独立见解必备的口头和书面表达能力。同时,开展《21世纪的生命科学》、《生物进化历程》和《宇宙、地球未来学说》等讲座,从深层次挖掘生命的根源,并联系大学生中的自杀、杀人、残害动物等事件,教育学生懂得生命权利、敬畏生命,善待一切自然的生命。并利用克隆技术及未来世界各种终极学说,开展死亡教育和生命价值教育,使大学生获得广泛的死亡方面的社会、伦理、哲学知识,由对死亡的思考进而更深刻地认识生命的意义,即由“死”而思“生”。引导学生领会“活着”与“有意义的活着”两种不同水平的生命观,从而使学生树立正确的人生观、价值观,追求有意义的人生。

3.3 教学中适当转变师生角色

教学过程中,给学生展示的机会,引导学生自主学习,适当让学生上台讲解其对所学知识的理解和应用,同时讲授自己感兴趣的话题,从而不但给其提供了一个展示自己的舞台,还引导其课下自主学习。我们在第一次讲课时,将同学进行分组(按专业年级分),从第二次上课开始,上课前利用10分钟时间,组代表在台前对他们感兴趣的话题做一阐述:主要包括生命的本质和意义、“RNA世界”是生命的起源、生物是怎样离开水登陆的、达尔文的生物进化论、化石的形成和研究、恐龙的演化和灭绝、热河生物群、鸟类的演化、人类的起源与演化、人类的起源地、全球变化与生物圈及人类社会发展等问题,然后利用10分钟左右的时间进行讨论与总结。经实践证明,该方法大大激发了学生的内在学习动机,由兴趣做引导,充分发挥了学生的主观能动性。心理学研究显示学生在内心深处都希望得到教师和同学的肯定,所以采用这种教学法,他们会很珍视这种机会,课下一定会认真准备,证明这是一个很好的自主学习过程,收效非常好[4]。

3.4 以论文写作为考核方式

在考核方式和过程上有所变通,积极引导,加强检查。考核与平时课堂讨论、上台演讲以及作业密切联系,通过这样的方式检查、督促学生出勤情况,并促成课程报告和教学任务的最后完成。我们一般是在教学的前半程布置1-2次读书报告或作业,这些作业和报告的题目都与某一部电影或资料片相关,学生很容易完成。在教学的后半程,我们将根据本次授课的总的情况与最近国内外相关领域里,特别是生命本质、人类与环境关系等方面的问题或现象相结合,遴选、布置最后的课程考察报告。一般会在课程结束前一个月左右,公布2-3个相互关联的题目,学生可以任选其一来完成。这样的读书报告,在内容上要联系课程内容,但又要超越它,具有一定的综合性,需要学生阅读一些文献和资料(包括网络资料) ,然后选择合适的表达方式,按照要求完成。事实上,仅仅通过对交来的读书报告的初步浏览,往往就能知道他们的出勤、听课情况和认真程度,即从题目、格式以及内容是否符合要求,基本上就能清楚表明一切。通过这种考核方式 ,可全面考查学生驾驭材料、分析和解决问题、言语表达的综合能力,从而也符合了高等院校培养复合型人才的要求[5]。

4 结语

综上所述,生命起源与进化之谜作为高等医学院校新开设的公共选修课,我们认为这是一门非常有意义的课程,拓宽了学生知识面。根据我们的体会以及与学生的及时沟通,特别是结合近年来国内国际上相关领域的进展、我国和整个人类社会所面临的越来越多的问题和困难,在具体内容上做了不断更新和调整,并在教学过程中紧紧围绕宇宙起源、生命起源、人类进化等科学主题,落脚到“人类社会可持续发展”、“生命的可贵与价值”、“人与自然的和谐相处”、“人类发展的境界应该是自觉地顺从并维护生物与环境的协同演化”、“发展地球科学文化,服务构建和谐社会”等理念,为这门课注入了新的活力,设定了更为宽泛、更为崇高的课程目标,也让这门课程具有了更为丰富、富于逻辑、也更接近日常生活的知识范畴。以后的教学过程中,我们将不断完善、更新,培养学生理论联系实际和提高学生综合分析和解决问题的能力,全面提高教学质量。

摘要:针对公选课“生命起源与进化之谜”几年来的教学实践历程,提出了在高等院校开设该选修课的必要性,探索生命起源与进化之谜选修课的教学内容、教学方式和考核方式,并从面向生命教育、人与自然协调发展等角度阐述该选修课在素质教育与专业教育方面的意义。

关键词:生命起源与进化,教学方法,选修课

参考文献

[1]郝守刚,马学平,董熙平.生命起源与演化——地球历史中的生命[M].北京:北京大学出版社,2000.

[2]张昀.生物进化[M].北京:北京大学出版社,1996.

[3]曾利花.开展大学生生命教育刻不容缓[J].医学教育探索,2006,5(9):840-842.

[4]桑海云.大学生选修课心理透视及其对策[J].科技信息(基础理论研究),2008:53-54.

篇4:生命起源与生物进化

关键词:神创论;自然发生论;生生论

中图分类号:G622 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2016)10-292-01

生命起源是一个亘古未解之谜?生命从哪里来?最早的生命形式是什么?这个问题相信从人类诞生以后就有人不断的问过自己。那么生命到底是怎样发生和发展的呢?这是北师大版生物八年级下册教学的第一个章节中所提到的问题;这也是八年级学生非常感兴趣,也很有疑惑的一个初始问题,解决好这个问题,不仅为八下的生物教学开一个好头,同时也为即将到来的生物毕业会考打下一个坚实的基础。

做为一名普通的生物老师,我也对这一个课题感到十分的感兴趣,也很好奇生命是怎么样发生和发展的?通过为教材和教参的研读,以及查阅相关的资料,关于“生命的起源与进化”这个课题,我有了自己小小的观点和总结。

首先,根据时间的先后对前人们关于生命起源的各个观点做一个简单的归纳和总结。

一、神创论:

通过查阅各种文献资料,从中选取了东、西方关于生命起源的两个代表观点。

中国人信奉“盘古开天劈地”,古书上说“盘古气化风云、声为雷霆、左眼为目、右眼为月。四肢五体为四极五狱,血液为江河,静脉为地里,肌肉为田土,发髭为星辰,皮毛为草木,齿骨为金石,精髓为朱玉,汗流为雨泽,声之诸虫,因风所感,化为蠡牤。”再配以简单的解说,给学生营造一个遥远而古老的意境。

西方人信奉《圣经》:《旧约全书---创世纪》中提到上帝称光为昼,称暗为夜,有晚上有早晨这是头一日。上帝创造出空气,将空气以下的水和空气以上的水分开,上帝称空气为天,是第二日。上帝使水聚于一处,露出旱地,旱地上长草、水果、菜蔬为第三日。上帝创造了两个发光体,大的管昼,小的管夜,又创造了众星为第四日。上帝创造了天上的飞鸟和海里的鱼为第五日。上帝创造了各类活物----牲畜、昆虫、野兽以及照着自己的形象创造了人为第六日。到第七日,上帝造物的工作以及完毕,就在第七日歇了他一切的工作,安息了。

通过讲解这两个关于起源的传说,总结其中的特点都是认为生命来源于超越自然的神灵,这是生命起源的最早观点。

二、自然发生论

后来随着历史的发展,人们通过对自然现象的观察,提出了“自然发生论”。这种理论认为:生命是由非生命物质随时自发地发生的。简单解释是认为生命随时自发地发生,可以在短期内完成。代表观点有:“腐肉生蛆”“腐草化萤”;埃及人认为尼罗河的青蛙和鳝鱼是阳光照射淤泥的结果;伟大的物理学家牛顿认为植物是由彗星的尾巴形成的。听到这些观点,学生自然就认为这些理论是非常荒谬而不可信的。随着历史的发展,科学的进步,新的科学家不断的站出来推翻这种观点,于是诞生了第三种理论----生生论。

三、生生论

提到第三种理论,不得不说到两为非常杰出的科学家雷迪和巴斯德。先简单描述或者重现雷迪的“腐肉生蛆”实验。

材料:苍蝇数只、纱布若干、鲜肉两块、瓶子两个

提出问题:腐肉是否能生蛆

作出假设:腐肉不能生蛆

制定实验方案:1、将一块鲜肉放入瓶内,并盖上纱布,标记为A;

2、另一块鲜肉放入瓶内,瓶口敞开,标记为B

3、放出苍蝇

结论:蛆是由苍蝇的卵孵化形成的

这个实验的结论就推翻了“腐肉生蛆”的这种观点。但是后人认为微生物可以自然产生,于是巴斯德又做了一个更有名的“鹅颈烧瓶”实验。将通过高温灭菌的肉汤放入进过处理的“鹅颈烧瓶”里储存了四年,肉汤依然新鲜如初。而瓶口敞开的肉汤很快就腐败变质了。因而提出了“生生论”---生命只能来源于生物,但是他们并没有回答关于生命起源的问题,最早的生命又从哪里来呢?人们又在继续寻找答案。

后来,在1953年美国科学家米勒在其导师尤利的指导下设计了一个模拟原始地球条件,证明了在类似于原始地球下,无机小分子可以生成有机小分子。

但是也有人对此提出过质疑,比如米勒实验提供持续的电能,原始地球的条件可能达不到;还有人推测形成的有机小分子氨基酸很可能是宇宙流星和彗星在撞击地球的时候带出的,因为当时这种现象十分普通,科学证实氨基酸可以在宇宙的恶劣环境中存在。之所以要把这些问题抛出来,就是要让学生认识到任何结论或者科学结果的诞生都是一个需要反复论证和质疑的过程。后来在地质学、太空学、古生物学等提供的证据影响下,科学家们推测生命起源共经历三个过程:第一个是从无机物到有机小分子,从氢气、氨气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳到氨基酸、嘌呤、嘧啶等;第二个是从有机小分子到有机大分子形式,就是氨基酸、嘌呤、嘧啶等到有机大分子像蛋白质、多糖、核酸;第三个生物的大分子演化到原始单细胞的生命形成一个原始的单细胞,能进行新陈代谢的交换这个过程大约经历了4亿年。(参考文献3)

总之,跟着历史的脚步,老师和同学一起经历了关于生命起源的几种不同理论,从最早的“神创论”到现在更让人信服的“化学进化论”,这也从侧面向学生灌输了一种学说或一个理论的诞生,必然要经历一个漫长而缓慢的过程,需要无数人花费无数时间,耗费无数精力才能完成,这就是自然的魅力,科学的魅力。

参考文献:

[1] 三国·吴国·徐整著《三五历纪》、《五运历年纪》

[2] 摩西著《圣经》:《旧约全书---创世纪》

篇5:生命起源与生物进化

生命是如何起源的?虽然很早人们就开始对生命的起源进行了研究,对生命的起源也给出了各种不同的解释,但并没有被世人完全接受。直至目前还没有某种被广泛认可的解释,从某种层面来讲,生命的起源仍是一个巨大的谜。同生命的起源一样,生命是如何向前发展,如何一步一步进化成现在的样子,并在未来生命又该如何进化也还是个无法解决的谜。在此文中我将从我的观点出发对生命的起源与进化做一个简短地介绍,由于理解和知识有限,部分观点可能不全或错误,望理解!

一、生命起源

宇宙、星体、地球、以及众生都是经由长时间的演变而来,其演化过程连绵不绝,循序渐进。生命也是这种特别的、很复杂的物质运动形式,在物质的一般发展的一定阶段上,作为新物质而产生。从演化理论来探讨生命起源和进化规律,已经流行了几百年。至今已经形成多种较成熟的观点,且大部分已经被世人所接受,本文就其中几个观点作介绍:

1.关于“宇宙来源说”

持这一学说的学者们认为生命起源与地球的形成不同源,在原始地球形成后,原始生命物质通过不同方式从空间来到地球上后,才不断演变、化合、凝聚、和缔合形成原始生命,再由原始生命形成真正的生命体。【1】

与“宇宙来源说”大致相同的还有“宇宙生物说”,学者认为地球上最早有机体的起源,是由于宇宙天体早已有生命存在,其微生物“孢子”通过陨石带到原始的地球上以后,就在适合的环境下逐渐而且缓慢地发展为这些有机体,这些有机体从而成为地球上各种生命类型的祖先。

2.关于“化学起源说”

“化学起源说”目前已经被大部分学者所接受,这一假说认为,地球上的生命是在地球温度逐渐下降以后,在极其漫长的时间内,由非生命物质经过极其复杂的化学过程,一步一步地演变而来。【2】

生命进化

地球诞生后,包围着地壳的原始地球大气层和现在的大气层的成分完全不一样,没有游离的氧分子,主要成分是甲烷、水、氮气、氨、二氧化碳和一部分氢,大气是还原性的。在地球最初形成时,上面并没有生命,只是又经过多少亿年后,才出现最初的生命。恩格斯指出﹕“生命的起源必然是通过化学的途径实现的。”恩格斯的伟大预见通过科学实践正在不断的成为事实,目前生命起源通过化学进化的途径已经被广大学者所接受,学者们将生命起源化学进化过程划分为四个阶段【3】﹕

第一阶段﹕由无机小分子物质生成有机小分子物质;原始地球大气成分通过化学进化自然产生有机物质,最初只是科学上的一种设想,但是自从美国科学家米勒首次模拟原始地球大气成分,通过电火花放电合成氨基酸之后,这种设想开始被科学实验所证实。

第二阶段﹕由有机小分子物质形成重要生物大分子(如蛋白质、核酸、多糖、类脂等);原始氨基酸、核苷酸、单糖、嘌呤、嘧啶等有机小分子经过漫长的积累和相互作用,在适当条件下形成各种蛋白质、核酸分子。

第三阶段﹕由生物大分子组成多分子体系;以原始蛋白质和核酸为主要成分的高分子有机物,在原始海洋中经过漫长的积累、浓缩、凝集而形成“液滴”(团聚体假说);与此理论并驾齐驱的是另一理论——“微球体假说”。此理论由美国科学家福克斯创立,该理论认为微球体具有“双层膜”结构,膜结构有微弱的酶活性,又可分裂增大和生长。

第四阶段﹕由许多分子体系变为原始生命。具有多分子体系特点的液滴漂浮在原始海洋中,经历了更加漫长的时间,不断演变以及一些多分子体系的结构和功能不断的发展,最终形成能把同化作用和异化作用统一于一体的、只有原始的新陈代谢作用并能进行繁衍的原始生命,这个阶段是生命起源过程中最复杂、最有决定意义的阶段,尽管在探索生命的起源与进化过程中人类已经取得了巨大的成果,对生命的起源与进化也有了一定的认识,但是要合理的解释生命的本质以及生命是如何进化的,还是有许多问题需要我们去解决。在地球这个人类赖以生存的生态系统中还有许多未知的领域需要人们去探索,相信在科学家与学者们的共同努力下,人类对生命的起源与进化会更加的了解,对生命的本质也会有更加清醒的认识。

参考资料﹕【1】李仁全,关于生命的起源 [M],《川北教育学院学报》(自然科学版),1995年第四期第五卷

P19 【2】李仁全,地球原始生命起源学说综述 [M],《四川职业技术学院学报》,2004年11月第14卷第4期

篇6:生命起源与生物进化

在距今5.42亿年~4.43亿年的时间里,无脊椎动物大量的进化,有海洋生物、两栖动物、陆地生物。一场所谓生物史上最壮观的生物进化大爆发开始了。海洋生物繁衍最壮观,邓氏鱼可怕极了,每1/50秒的时间内张开血盆大口,即使游得再快的也难活命。

在距今2.51亿年~6550万年间恐龙出现。恐龙无拘无束地生活,几个世纪过去了,一场突如其来的陨石撞击地球使火山爆发,有的恐龙被陨石击中而死,有的被岩浆烫死。就这样,恐龙灭亡,人类诞生了。

篇7:从生命的起源看科学进化论

生命和人类于何时、何地、特别是怎样起源的问题,一直是人们关注和争论的焦点。人类苦苦追寻了几千年,但迄今为止,现代科学也没有吧这两个问题完全解决。

在古代科学还没有建立的时候,对于生命起源和人类起源问题的回答主要依赖于神话和宗教。中国《周易》中描述:易有太极,是生两仪,两仪生四象,四象生八卦;(太极)乃天地未分之前,元气混而为一。西方《圣经》一书则写了上帝七日创世纪。佛教相信:宇宙形态的变化,生命过程的流转,都依从与一个变化;宇宙的元素是永恒的,生命的元素也是永恒的;本来如此,本该如此,本源如此,本身如此。伊斯兰教就更简单了:真主乃万物之源,他创造了万物,又主宰万物,人是真主在大地上的代统治者。当然还有各类神话故事,各个民族可都贡献了极其大的力量,这些都为了一件事,那就是解释生命来自哪里?人类如何而来?而真正从近代科学意义上对生命起源和人类起源的回答则是从达尔文的进化论开始。但是可惜的是,由于研究手段的限制,达尔文的进化论主要是阐述生命形成之后进化的规律,它打破了生物物种的神创论,却并没有特别讨论生命的起源问题,正如达尔文在1882年在给华莱士的答疑信中所言:“你非常正确的表达了我的意图,你说我把‘生命起源’问题作为完全超越了我们目前的知识范围而有意避而不谈,而只是讨论进化的问题。”

那么,地球上的生命究竟是怎么来的?人类是怎么出现的?近一百多年来,广大生命科学工作者从宏观到微观,从细胞生物学到分子生物学,从生物细胞的物质元素构成、细胞结构与功效关系,到生物细胞形成与周围环境的关系,等等,做了大量的艰苦细致的研究工作,无数科技工作者为此献出了自己宝贵的生命。但随着研究的深入,越来越觉得此问题的复杂。

从现代自然科学的角度来讲,应当说是从1665年列文胡克用自制的显微镜发现细胞以后开始,特别是从1838年德国植物学家施莱登和1839年德国动物学家施旺正式提出细胞学说以来,人们加深了对生命本质的认识。1859年,伴随着达尔文《物种起源》一书的问世,生物科学发生了前所未有的大变革,同时也为人类揭示生命起源这一千古之谜带来了一丝曙光,这就是现代的化学进化论。生命起源的化学进化论在1953年首先得到了美国学者米勒实验的部分证实,一度成为主要学说。

关于生命的起源,主要有:特创论(神创论)、自然发生说、化学起源说、宇宙生命论、热泉说。在这之中,只有第一个是完全编撰出来的故事以外,其他的都是得到大家广泛支持的,然而每一个又有自己的缺陷,无法完整的解释生命与人类起源的问题,更有由此带来的新的问题与思考,还需要我们做进一步的探究与实验。目前据我了解,关于生命起源的科学研究领域主要就是三大阵营:以UCSD的Miller为代表的“原始汤”派、以德国化学家Wachtershauser和苏格兰地球化学家Russell为代表的海底生物起源学派、以及美国NASA为主的天体生物学派。可惜的是,虽然都是在生命起源研究领域内摸爬滚打,但上述三个学派看上去是老死不相往来。也许,如果各个学派之间多一些交流,有一些新的发现也说不定。2006年2月,世界著名科学家奥格尔教授在英国《自然》(Nature)杂志上,在为美国《科学探索生命的起源》一书所做的书评中,在综述国际上有关生命起源的“有机汤学说”、“金属催化学说”和“深海地热能学说”三大学说的基础上深刻地指出:“有关生命起源的许多方面仍然使人感到朦胧和模糊不清,有关生命形成的确定的物理条件,以及无生命的化学物质向有生命的生物化学物质过度的详细步骤,所知还是很少。”

有关人类起源的科学研究,最早是从考古开始的。过去一直认为,人类是“多起源”的。也就是说,世界人类没有一个共同的祖先,全世界的人类是分别单独进化的结果。在遥远的古代,他们呈“星状模式”各自在自己占有的区域范围内生息繁衍和进化,互相没有任何血缘关系,因此人类不只是一个物种。这种“多起源说”最大的支撑证据,是已发现的遍布全球的不同年代的猿人遗址和化石。然而这种观点在现实面前遇到了一个无法逾越的障碍,那就是地球的动物物种所体现的进化规律和遗传学特征。遗传学的结论告诉我们“只有同种结合所生育的后代才有继续生育的能力,不同物种结合所生育的后代不再具有生育能力。”或者说,如果雌雄结合所生育的后代不再具有生育能力,说明结合双方不是一个物种——这是检验地球上所有动物是不是一个物种的最简单最直接的方法。作为动物的一种,人类应该也不能违背这一生育规律。然而,今天全世界不同肤色的任何一种人种互相通婚,所生的后代在结婚,都具有正常的生育能力。这说明世界所有人类是同一物种,最早由一个共同的祖先,所以他们只能起源于一处,是从一处的单个个体进化而来的,不是多起源的——“多起源说”对这一问题目前还没有给出满意的解答。其实,早在“多起源说”产生的同时,“单起源说”也就诞生了。只是“单起源说”出去遗传学支撑外,一直没有找到别的更具说服力的证据。近年,就在两大学说互不相让的当口,忽然杀进来一批黑马,及刚刚崛起的边沿科学——分子生物学。分子生物学从基因角度发现,遗传基因有极高的稳定性和遗传标志性,不同物种的基因绝对不相同。因此分子生物学和人类学的成功联姻成为了破解人类起源之谜的有力武器。通过分子生物学,基本上确认了人类有一个祖先,来自非洲。但非洲的祖先怎么来的,是先有“亚当”还是先有“夏娃”还是两人同时出现没有回答。地球上其他的生命又是怎么来的也没有回答。因此,作为对生命起源的研究而言,分子生物学可能也无能为力。

篇8:天山马鹿起源与分子进化的研究

马鹿在分布扩展过程中, 体型逐渐大型化, 并形成3个亚种群, 其中有2个亚种群8个亚种在中国有分布, 它们分别是东北亚种、阿拉善亚种、甘肃亚种、西藏亚种、阿尔泰亚种、天山亚种、塔里木亚种和四川亚种。天山马鹿的产茸量居我国8个马鹿亚种之首, 平均鲜茸单产可达5.910kg。20世纪60年代以来, 陕西省、辽宁省、黑龙江省和吉林省等地先后引入新疆自治区人工驯养的天山马鹿, 用以改良东北马鹿的产茸性能, 因此天山马鹿的遗传特征和系统分类对马鹿良种繁育及进化起源研究是非常必要的。

目前, 关于鹿科动物系统发育的研究不是很多, 采用的方法多为线粒体细胞色素与控制区分析法。

试验通过对天山马鹿mtDNA的控制区进行测序, 以GenBank提供的鹿科动物线粒体控制区序列作为研究对象进行鹿科动物的系统发育分析, 进一步确定天山马鹿在鹿科动物中的系统分类地位, 为开展天山马鹿研究和全面认识鹿科动物的系统发育提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料

天山马鹿血液样本, 采自新疆伊犁。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取、扩增和序列测定

DNA提取按《分子克隆》操作中的方法进行。D-loop的扩增长度为1 211bp, 引物设计采用PrimerPremier 3.0, 引物序列为5′-CAATACACTGGTCTTGTAAACC-3′和5′-TAATAGGAAGGCTGGGACCAAACC-3′。PCR扩增条件:94℃预变性7min;然后94℃变性30s, 62℃退火30s, 72℃延伸1.5min, 30个循环;最后72℃延伸10min。PCR产物经纯化回收、连接、转化后由上海生工生物工程技术服务有限公司测序。

1.2.2 DNA序列分析

试验所采用的参考序列是根据测序结果与GenBank中的序列进行同源性比对, 鉴定出的鹿亚科种鹿D-loop序列, 用MEGA 4软件统计转换数和颠换数, 分析各物种间的DNA序列差异, 并基于Kimura双参数模型, 采用邻接法 (neighbor-joiningmethod, NJ) 用转换和颠换的信息构建系统树, 构建均以鼷鹿科大鼷鹿为外群, 同时将自举检验 (bootstraptest) 估计系统树中结点的自引导值 (bootstrapvalue) 设为1 000。

2 结果与分析

2.1 马鹿D-loop序列PCR产物的序列测定结果

通过特异性引物扩增马鹿的线粒体基因组, 1%的琼脂糖凝胶电泳扩增效果很好, 得到长约1 200bp的特异性片段 (见图) , 经测序、验证为D-loop序列, 序列提交至GenBank, 收录号为FJ969444。

M.DL-2 000Marker;1.D-loop序列。

2.2 马鹿mtDNA部分序列及变异

通过Blast对GenBank进行检索, 选择梅花鹿以上的高度同源马鹿序列10条, 分别是美洲马鹿、加拿大马鹿、罗斯福马鹿、加利福尼亚马鹿、马尼托巴马鹿、西伯利亚马鹿、白臂鹿、甘肃马鹿、阿拉善马鹿、完达山马鹿, 进行多重序列比对, 构成马鹿同源序列集, 对D-loop控制区进行突变分析, 发现存在19个转换和2个颠换, 最小遗传距离为加利福尼亚马鹿和罗斯福马鹿之间的0.005, 平均遗传距离为0.018, 遗传分化为1.6%, 见表1。

2.3 基于线粒体控制区的鹿科动物系统发育分析

从GenBank中检索到的天山马鹿D-loop的同源序列中选6个梅花鹿亚种序列, 分别是台湾梅花鹿、东北梅花鹿、越南梅花鹿、马毛岛梅花鹿、屋久梅花鹿、北海道梅花鹿, 同时选2条较为古老的水鹿和鬣鹿作为参照, 并以鼷鹿为外类群, 采用邻接法构建鹿科动物的系统发育树, 其中○表示此次试验克隆得到的天山马鹿的D-loop序列, 见图2。

从马鹿类群的平均遗传距离为0.018, 遗传分化为1.6%可以看出, 马鹿种群间的超异分化程度不高, 分化时间较近, 而从所构建的鹿科动物系统发育树来看, 梅花鹿类群可以分为两个类群, 亚洲大陆类群是最为古老的越南梅花鹿, 然后是台湾梅花鹿, 最后是东北梅花鹿, 从东北梅花鹿开始逐渐向日本梅花鹿类群演变。而日本梅花鹿类群和马鹿类群亲缘性较高, 由于地理的隔断, 猜测在日本梅花鹿类群和马鹿类群之间未必有直接的进化联系, 而是由东北梅花鹿演化成日本梅花鹿, 同时也向马鹿过渡, 在马鹿类群内则可以看出中国的甘肃马鹿、阿拉善马鹿是最古老的马鹿。而天山马鹿则是亚洲类群向欧洲类群过渡的亚种, 代表亚种有西伯利亚马鹿, 进而进化到美洲马鹿类群, 从而实现梅花鹿自中东向美洲的演变过程。

目前, 作为外类群的鼷鹿是鹿科动物中最为古老的一个鹿种, 分布在中南半岛。在中国鹿属的系统进化关系中, WangZR等采用核型分析的方法发现, 在中国鹿属动物中水鹿是最原始的, 试验结果也证实这一点, 在所选鹿属序列中, 水鹿的序列最为靠近外类群——鼷鹿。

篇9:氧气起源与生命进化

两种因素的巧合

康豪瑟尔得出“大氧化事件”的结论是源于两种物质的巧合,即镍和产甲烷细菌。它们之间是一种什么关系呢?

镍是确保产甲烷细菌生存的重要元素。如果缺少镍,对产甲烷细菌至关重要的酶就会遭到破坏,从而导致产甲烷细菌死亡。而产甲烷细菌是破坏氧气的重要微生物,它们在数亿年间,一直阻止氧气在早期的地球大气里积聚。如果产甲烷细菌的数量大幅减少,则会使氧气不受破坏,从而让大气中充满氧气,于是“大氧化事件”发生。

氧气的产生是光合作用的结果。光合作用把阳光转变成化学能和氧气。在27亿年前出现“大氧化事件”时,第一种光合微生物“蓝绿”藻或者称蓝细菌大约已经进化了3亿年。但是它们生成的氧气很快就被数量更多的产甲烷细菌生成的甲烷破坏掉了。

研究人员分析水成岩发现38亿年前早期地球上海洋里的镍含量较高。但27亿年前到25亿年前,即“大氧化事件”开始的时候,镍的数量急剧下降。镍的减少为“大氧化事件”打下了坚实基础。因为,镍含量下降有效降低了甲烷生成。这就促使地球上的氧气迅速增多,生命慢慢形成。而27亿年前正是地球上出现单细胞生物的时候,也是早期大气里的氧气突然增多的时候。

所以,这种关系可以如此推理:镍减少→产甲烷细菌死亡→甲烷生成减少→氧气破坏减少→产生氧气的微生物增多→氧气大量产生(“大氧化事件”开始)→单细胞生物大量出现→生命从单细胞到多细胞发展→低级生物→高级生物。

那么,镍是如何减少的呢?研究人员认为,27亿年前地壳降温导致了镍水平的下降,因为地壳降温意味着很少有镍通过火山爆发的方式进入海洋。

同时,由于氧气的大量出现,对地球地形和地貌的变化也起到了促进作用。例如,氧气的腐蚀作用促成了对岩石侵蚀,也形成了河流和塑造了海岸线,甚至把地球塑造成了圆形。 不过,在康豪瑟尔得出“大氧化事件”结论之前,一些古生物学家认为,地球上最为简单的单细胞生物的矿化沉积物是在北冰洋底部找到的。这些原始生物生活在距今大约5.6亿年之前。而在过了大约1000万年之后,这些生物开始拥有了多细胞的复杂结构并逐渐在海洋底部蔓延开来。又经过2000万年,多细胞生物开始发生分化,由于所处的生存环境存在着差异,它们便走上了不同的进化之路。

其他研究的印证

实际上,把镍、产甲烷细菌与氧气增多联系起来是一种推论,这当然是以前没有人考虑过的,但这种联系是否真的是因果关系,不仅需要其他研究结果来证实,恐怕还需要化石或实物的证据来证实。

2006年,加拿大王后大学的考古学家盖伊·纳波恩等人提出了类似的观点,但是氧气迅速增加和生物大量出现的时间则要晚得多。

纳波恩等人对北极冰层和北冰洋底部进行研究后发现,在这里分布着大量史前生物的沉积物。通过使用放射性碳测定法对它们进行鉴定,这些生物均出现在大气中的氧气快速积累后大约500万年。而这个时候是在距今大约5.6亿年前。由于地球大气中的氧气开始迅速积累,促进了多细胞生物的发展。

盖伊·纳波恩认为,在氧气大量出现在大气层中后,地球像是被接通了开关,山峦的景色开始变化,海洋中也出现了首批多细胞生命。在氧气分子溶入海洋1000~1500万年之后,那里也开始出现最为原始的浮游植物。

另外,纳波恩也认为他们的发现揭开了以前一个让达尔文也感到困惑的问题,即为什么在500万多年以前,地球上会突然出现大型动物?纳波恩等人的回答是,大型动物的突然出现有可能是由于全世界海洋的氢气含量急剧增加造成的。

在580万年前的冰河世纪结束后不久,地球上的氧气含量便急剧增加,伴随着氢气的增加,加拿大纽芬兰的阿瓦隆半岛上率先出现了大型动物。纳波恩认为,当最古老的沉积物开始在阿瓦隆半岛上聚积时,全球海洋中几乎没有或完全没有多余的氧气,而在那一段时期堆积的沉积物中根本没有动物化石。但在冰河世纪过去后不久,有证据表明,大气中的氧气含量急剧增加,当时的大气含氧量已经达到了现今氧气含量的15%,而这一时期的沉积物中就出现了与最古老的大型动物化石有关的证据。

而且,在2002年时,纳波恩和其研究小组在纽芬兰岛东南海岸的沙岩岩层之间发现了世界上最古老的复杂生物形态。这意味着地球上最早出现复杂生物的时间向前推移至575万年前,而那时,冰河世纪的厚厚“雪球”刚刚融化不久。在此之前,地球上的生物曾经经历了长达30亿年的单细胞进化过程。

纳波恩研究小组的成员还包括来自丹麦南方大学的甘菲尔德先生和英国纽卡斯尔大学的西蒙·波尔特。他们的研究也只是说明,氧气的大量出现使得约5.6亿年前出现大量的单细胞和多细胞简单生物,以后在575万年前出现了复杂生物和大型动物,但却没有说明地球上的氧气和氢气的产生是与镍和产甲烷细菌有关。

有氧呼吸和无氧呼吸

不过,纳波恩研究小组对地球上氧气增多的解释与传统的解释比较吻合。

这种解释是,冰河的融化增加了海洋中营养成分的含量,并导致单细胞有机生物发生增殖性细胞分裂,它们开始通过光合作用释放氧气,而地球上80%的光合作用是在海洋中发生的。深海里的植物也有叶绿素,只是含量较少而已。它们除了含叶绿素外,还含有藻褐素、藻蓝素或藻红素,这些色素盖住了为数不多的叶绿素,而使它们并不呈现出绿色。太阳光照到海面上之后,阳光含有的7种波长的光便排着队进入了不同深度的海水。红光是叶绿素最喜欢的,在海面上就被绿藻吸收了;而蓝、紫光所具有的能量最大,可以穿透到深海中。藻红素、藻蓝素等虽然不能进行光合作用,但它们吸收光之后,再把能量传给叶绿素。加上海水中含有大量进行光合作用的原料(二氧化碳盐类、重碳酸盐和水),海洋中光合作用创造出的有机物比陆地植物创造的还要多七八倍。

于是,通过氧气的增加,生物的进化开始扩展,并逐渐出现了复杂的滤食性动物群落,接着又出现了流动性的两栖动物。最终,到了约540万年前的寒武纪时期,地球上“爆炸性”地出现了大量的复杂生物和大型动物。

尽管研究人员目前对地球上氧气突然增多的因果关系有不同解释,但却一致认为,氧气的大量出现的确是地球上许多生命出现的关键转折点,也因此而让地球有了今天丰富多样的生物和适宜于人类生存的环境。这便涉及到生物的有氧呼吸和无氧呼吸。

最早的原始地球上,大气中不含氧气,那时的生物的呼吸方式都为无氧呼吸。当蓝藻等自养型生物出现以后,大气中有了氧气,才出现了有氧呼吸。有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上发展而成的,而且是青出于蓝而胜于蓝。这主要体现在有氧呼吸的能量供应和最终产物上。

有氧呼吸每分解1摩尔(mol)葡萄糖,可以释放2870千焦耳的能量,其中有1161千焦尔左右的能量储存在三磷酸腺苷(ATP)中,其余的能量都以热能的形式散失了。而无氧呼吸分解1摩尔葡萄糖,却只能释放196.65千焦尔能量,其中有61.08千焦尔的能量储存在三磷酸腺苷中,其余的能量也以热能的形式散失掉。对于需氧型生物来说,生命活动所需要的能量大部分由有氧呼吸提供,而无氧呼吸所提供的能量无法满足维持生物生命活动的需要。从这点看有氧呼吸要优于无氧呼吸。

另一方面,有氧和无氧呼吸最终产物不一样。有氧呼吸的终产物是二氧化碳和水,对生物体是无害的。而无氧呼吸的终产物是乳酸或酒精和二氧化碳,对生物体有害。例如,乳酸会使动物出现一些不良反应,如肌肉酸痛。乳酸过多可导致酸中毒,酒精则对植物细胞有很强的毒害作用。这些情况便能解释为什么人和一些高级哺乳动物选择了有氧呼吸,因为生物由原来的无氧呼吸变成了有氧呼吸,呼吸效率提高了大约19倍,而且有氧呼吸的最终产物对生物体无毒无害,所以需氧型生物得到迅速而蓬勃的发展。

“大氧化事件”的产生也形成了地球生物发展的另一个重要条件。过去没有臭氧层的保护时,高能量的紫外辐射会对生命的本质——核酸和蛋白质造成破坏,难以产生生命并演化成更为复杂的生命。而大量氧气产生后则吸收紫外辐射在地球中层大气形成了保护地球的臭氧层,这便为海栖生物登陆发展以及演变成大量的陆生动物提供了可靠的安全环境。

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