动植物是怎么出现在地球上的

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神秘的生命起源
在我们居住的这个美丽的浅蓝色星球上,繁衍生息着十几万种微生物,30多万种植物和100多万种动物,那么人们不禁要问,如此丰富多样的生物最初是从哪里来的呢?
科学家研究发现,今天我们地球上的生物,无论大小,都是由细胞组成的,细胞里与生命活动有关的主要是一些结构复杂的生物分子,这些生物分子是怎样起源的呢?故事得从地球的诞生讲起.
那是在大约50亿年前,宇宙中一团弥漫的缓缓转动的气体尘埃云形成了原始太阳系.到了47亿年前,原始太阳系里一些气体尘埃云又凝聚形成了最初的地球.刚刚诞生的地球十分寒冷、荒凉,没有结构复杂的物质,当然也不会有生命.生命是随着原始大气的诞生开始孕育的.
在早期太阳系里,一些处于原始状态的天体频繁和幼小的地球相撞,这一方面增大了地球体积,另一方面运动的能量转化为热能贮存在了地球内部.撞击不断地发生,地球内部蓄积了大量热能.地球的平均温度高达摄氏几千度,内部的金属和矿物变成了融融的炽热岩浆.岩浆在地球内部剧烈运动着,不时冲出地球表面形成火山爆发.在原始地球上,火山爆发十分频繁.随着火山爆发,地球内 部一些气体被源源不断地释放出来,形成了原始大气.不过,这时的地球上仍然没有生物分子.
在以后的岁月里,由于日积月累,原始大气中的水蒸气越来越多,地球表面温度开始降低.当降低到水的沸点以下时,水蒸气就化作倾盆大雨降落到了地面上.倾盆大雨不分昼夜地下着,形成了最初的海洋,这为生命的诞生准备了摇篮.
那时地球表面的温度仍然很高,到了大约36亿年前,海水的温度已降为80℃左右,然而在此之前,原始生命就已悄悄孕育了.
生命的诞生与原始大气十分有缘.据推测,原始大气的主要成份是一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水蒸气、氨气.这些简单的气体分子要想成为生物分子,就必须变得足够复杂.合成复杂物质是需要消耗能量的.
值得庆幸的是,在原始地球上有各种形式的能量可供利用.首先,原始大气没有臭氧层,阳光中的紫外线可以毫无顾忌地进入大气,这为地球带来了能量.其次,原始大气中会出现闪电,闪电是一种能量释放现象.再次,原始地球上火山活动频繁,火山喷发可以释放大量热量.
简单的气体分子在吸收了能量之后,它们会变得异常地活泼,进而产生化学反应,形成复杂的(生命)物质.美国的科学家米勒是第一位模拟原始地球的大气的条件,成功地合成出复杂（生命）物质的科学家.
第二集 生命怎样诞生
米勒设计了一套玻璃仪器装置.球形的玻璃容器里模拟的是原始地球的大气,主要有氢气、甲烷和氨气.在实验过程中,需要把烧瓶里的水煮沸,这模拟的是原始海洋里的蒸发现象.球形的电火花室里外接有高频线圈,使电极可以连续火花放电,这模拟的是原始地球大气中的放电现象.放电进行了一周,让米勒惊喜的是,实验中产生了多种氨基酸.
氨基酸和核苷酸是动植物体内普遍存在和最最重要的两种生物小分子,它们是建造生命大厦的砖块和石头.
由不是生物体基本结构单元的无机小分子演变为生物小分子,这无疑是生命进化过程中至关重要的一步,但是呢,由于生物小分子毕竟过于简单,只有它们演变成更为复杂的生物大分子之后,才能导致生命的诞生.
在原始地球上,自然合成的氨基酸和核苷酸随雨水汇集到湖泊海洋里.矿物粘土把这些生物小分子吸附到自己周围,在铜、锌、钠、镁等金属离子催化下,许多氨基酸分子通过脱去水分子而连接在一起,形成更为复杂的分子,也就是蛋白质分子.同样,许多核苷酸分子可以通过脱去水分子而连接在一起,形成更为复杂的分子,也就是核酸分子.
核酸是生物的遗传物质,生物体生长、繁殖、行为和新陈代谢的信息就包含在核酸分子里核苷酸的排列顺序中,可以说,每一种核苷酸排列顺序都是一篇记录着生命信息的文章,书写的文字就是核苷酸.核酸是生命的信息分子,对于生命是绝对重要的.然而核酸的功能却是通过蛋白质来实现的,就连核酸本身的复制都需要蛋白质参与.
原始地球的湖泊海洋里出现了核酸和蛋白质以后,也许有人认为生命从此就诞生了,因为自然界中一些病毒就是由核酸和蛋白质组成的,而类病毒就更是简单得可怜,只是一个核酸分子,这个核酸分子能侵入植物细胞并使植物得病,马铃薯纺锤状块茎病就是这种类病毒感染的结果.
病毒和类病毒只能在活细胞内生存繁殖,至于是不是一种生命形式,目前还存在争议.
生物为了适应环境,在进化过程中,它必须从简单到复杂、从低级到高级这样一个过程当中进行演化,而一个简单的分子,在传宗接代过程中是无能为力把其它物质聚集在自己周围的,它必须形成具有一定结构的复杂形态的实体.
在原始海洋里,随着时间推移,自然合成的生物大分子浓度越来越高,最终形成了具有一定形态结构的分子实体,并进一步进化为最原始的生命.
第三集 遗传物质的进化
众所周知,核酸是当今地球上所有生物的遗传物质,它携带着生命信息,又能自我复制.核酸有两种：一种是核糖核酸,又叫RNA,在RNA病毒和类病毒中,RNA携带着全部生命信息；另一种是脱氧核糖核酸,又叫DNA,它是目前绝大多数生物的遗传物质.
种种迹象表明,原始地球上首先出现的复杂分子可能是RNA,为什么这样说呢?
首先,RNA分子比较简单,只有一条链,DNA分子却很复杂,有两条链,按照进化规律,简单的分子总是最先出现.其次,DNA分子自我复制时离不开酶,酶的本质是蛋白质,在原始地球上,在蛋白质没有产生以前,DNA分子是无法完成自我复制的,然而有些RNA分子本身就有酶的活性,在原始地球条件下,即使没有蛋白质,RNA也可以完成自我复制.
在生命起源中,RNA先发生的学说能够被科学界更多的学者所接受,但是要想真正地证明RNA是最早发生的遗传物质,还存在很多的问题,最大的问题是,要想在模拟原始的条件下合成RNA非常困难.
长期以来,人们总以为只有核酸才是遗传物质,近年来生物学家发现,疯牛病、疯羊病的病原体是朊病毒,朊病毒的本质是蛋白质,可以自我复制,这启发人们,蛋白质也可以作为遗传物质.
其实,和核酸一样,蛋白质的分子结构十分规则,而且也有螺旋结构.科学家长期研究后发现,蛋白质完全具备遗传物质的条件,能够贮藏、复制和传递生命信息.
我们知道,蛋白质是由氨基酸组成的,通过氨基酸和氨基酸配对,可以把遗传信息传递给下一代.
通过实验,刘次全研究员提出了氨基酸的配对模型,并且在此基础上,绘出了一张很有特色的遗传密码表.
在原始地球上,最早能够进行自我复制的分子可能是蛋白质,那时的蛋白质既能贮存或传递遗传信息,又能执行特定的生物学功能.
对于原始生命来说,蛋白质的这种性质是十分经济的,后来随着生命进化,蛋白质贮存或传递遗传信息的功能交给了RNA,然而RNA不够稳定,随着生命继续进化,又出现了DNA,DNA是后来才出现的遗传物质.
DNA作为遗传物质的好处是：第一,DNA的某些部位与RNA相比,少了氧原子,氧原子是非常活泼的,这样DNA更加稳定,能够更好地保存生命信息,第二, RNA是单链,如果受到损伤,生命的信息势必丢失,DNA则是双链,一条链发生损伤后,可以根据另一条链进行修复,生命信息不易丢失.
因而,今天地球上的生命选择了DNA作为遗传物质,这也是生物在自然界中长期进化的结果

In the beginning God created the heaven and the earth.
And the earth was without form, and void; and darkness was upon the face of the deep. And the Spirit of God moved upon the face of the wate...

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In the beginning God created the heaven and the earth.
And the earth was without form, and void; and darkness was upon the face of the deep. And the Spirit of God moved upon the face of the waters.
And God said, Let there be light: and there was light.
And God saw the light, that it was good: and God divided the light from the darkness.
And God called the light Day, and the darkness he called Night. And the evening and the And God said, Let there be a firmament in the midst of the waters, and let it divide the waters from the waters.
And God made the firmament, and divided the waters which were under the firmament from And God called the firmament Heaven. And the evening and the morning were the second day.
And God said, Let the waters under the heaven be gathered together unto one place, and let the dry land appear: and it was so.
And God called the dry land Earth; and the gathering together of the waters called he Seas: and God saw that it was good.
And God said, Let the earth bring forth grass, the herb yielding seed, and the fruit tree yielding fruit after his kind, whose seed is in itself, upon the earth: and it was so.
And the earth brought forth grass, and herb yielding seed after his kind, and the tree yielding fruit, whose seed was in itself, after his kind: and God saw that it was good.
And the evening and the morning were the third day.
And God said, Let there be lights in the firmament of the heaven to divide the day from the night; and let them be for signs, and for seasons, and for days, and years:
And let them be for lights in the firmament of the heaven to give light upon the earth: and it was so.
创 1:16 And God made two great lights; the greater light to rule the day, and the lesser light to rule the night: he made the stars also.
创 1:17 And God set them in the firmament of the heaven to give light upon the earth,
创 1:18 And to rule over the day and over the night, and to divide the light from the darkness: and God saw that it was good.
创 1:19 And the evening and the morning were the fourth day.
创 1:20 And God said, Let the waters bring forth abundantly the moving creature that hath life, and fowl that may fly above the earth in the open firmament of heaven.
创 1:21 And God created great whales, and every living creature that moveth, which the waters brought forth abundantly, after their kind, and every winged fowl after his kind: and God saw that it was good.
创 1:22 And God blessed them, saying, Be fruitful, and multiply, and fill the waters in the seas, and let fowl multiply in the earth.
创 1:23 And the evening and the morning were the fifth day.
创 1:24 And God said, Let the earth bring forth the living creature after his kind, cattle, and creeping thing, and beast of the earth after his kind: and it was so.
创 1:25 And God made the beast of the earth after his kind, and cattle after their kind, and every thing that creepeth upon the earth after his kind: and God saw that it was good.
创 1:26 And God said, Let us make man in our image, after our likeness: and let them have dominion over the fish of the sea, and over the fowl of the air, and over the cattle, and over all the earth, and over every creeping thing that creepeth upon the earth.
创 1:27 So God created man in his own image, in the image of God created he him; male and female created he them.
创 1:28 And God blessed them, and God said unto them, Be fruitful, and multiply, and replenish the earth, and subdue it: and have dominion over the fish of the sea, and over the fowl of the air, and over every living thing that moveth upon the earth.
创 1:29 And God said, Behold, I have given you every herb bearing seed, which is upon the face of all the earth, and every tree, in the which is the fruit of a tree yielding seed; to you it shall be for meat.
创 1:30 And to every beast of the earth, and to every fowl of the air, and to every thing that creepeth upon the earth, wherein there is life, I have given every green herb for meat: and it was so.
创 1:31 And God saw every thing that he had made, and, behold, it was very good. And the evening and the morning were the sixth day.

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【生命起源的化学起源说】
　　化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，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，一步一步地演变而成的。
【米勒实验】 米勒的实验装置
　　米勒在他的实验中假设在生命起源之初大气层中只有氰气，氨气和水蒸气等物，其中并没有氧气等，当他把这些气体放入模拟的大气层中并通电引爆后...

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【生命起源的化学起源说】
　　化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，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，一步一步地演变而成的。
【米勒实验】 米勒的实验装置
　　米勒在他的实验中假设在生命起源之初大气层中只有氰气，氨气和水蒸气等物，其中并没有氧气等，当他把这些气体放入模拟的大气层中并通电引爆后，发现其中产生了些蛋白质，而蛋白质是生命存在的形式，因此他认为生命是从无到有的理论将可确立了。证明生命是进化而来的。 　　但米勒的实验也有很多的疑点，例如所使用的能量大小，不同气体的配合等 虽然都产生了氨基酸、醣类等物质，但仍不能证明这就是生命的起源。因为他所假设的大气层不能证明是原始的大气层，所得的结果就是不确定的。米勒本身也承认他的实验与自然界生命起源相距仍很遥远。并且现代科学发现在火星上有氧气存在却没有生命，那么米勒假设大气层中没有氧气存在故没有生命之说就不成立，因此无法证明生命起源是由单细胞进化而来的。
化学起源说将生命的起源分为四个阶段（米勒实验）。
【第一个阶段】 从无机小分子生成有机小分子的阶段，即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的，这一过程教材中已有叙述，这里不再重复。需要着重指出的是米勒的模拟实验。在这个实验中，一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋，其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”。米勒先给烧瓶加热，使水蒸汽在管中循环，接着他通过两个电极放电产生电火花，模拟原始天空的闪电，以激发密封装置中的不同气体发生化学反应，而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体，又流回底部的烧瓶，即模拟降雨的过程。经过一周持续不断的实验和循环之后。米勒分析其化学成分时发现，其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物，同时还形成了氰氢酸，而氰氢酸可以合成腺嘌呤，腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。米勒的实验试图向人们证实，生命起源的第一步，从无机小分子物质形成有机小分子物质，在原始地球的条件下是完全可能实现的。
【第二个阶段】 从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的，即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质，经过长期积累，相互作用，在适当条件下（如黏土的吸附作用），通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。
【第三个阶段】从生物大分子物质组成多分子体系。这一过程是怎样形成的呢?前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说，他通过实验表明，将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中，它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴，这些小滴就是团聚体。奥巴林等人认为，团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象。例如，团聚体具有类似于膜那样的边界，其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物，还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应，反应的产物也能从团聚体中释放出去。另外，有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说，以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。图7团聚体简单代谢示意图第四个阶段，有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的，是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。
【第四个阶段】有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的，是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。
【生命起源的宇宙生命论(或泛生说)】
　　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。
【生命起源的宇生说】
　　这一假说认为，地球上最早的生命或构成生命的有机物，来自于其他宇宙星球或星际尘埃。持这种假说的学者认为，某些微生物孢子可以附着在星际尘埃颗粒上而落入地球，从而使地球有了初始的生命。但我们知道，宇宙空间的物理条件，如紫外线等各种高能射线以及温度等条件对生命都是致命的，而且，即使有这些生命，在它们随着陨石穿越大气层到达地球的过程中，也会因温度太高而被杀死。因此，像微生物孢子这一水平的生命形态看来是不大可能从天外飞来的。但是，一些学者认为，一些构成生命的有机物完全有可能来自宇宙空间。1969年9月28日，科学家发现，坠落在澳大利亚麦启逊镇的一颗炭质陨石中就含有18种氨基酸，其中6种是构成生物的蛋白质分子所必须的。科学研究表明，一些有机分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子可以在星际尘埃的表面产生，这些有机分子可能由彗星或其陨石带到地球上，并在地球上演变为原始的生命。
【生命起源的热泉生态系统】
　　生命的起源可能与热泉生态系统有关，这是20世纪70年代以来，部分学者提出的观点。20世纪70年代末，科学家在东太平洋的加拉帕戈斯群岛附近发现了几处深海热泉，在这些热泉里生活着众多的生物，包括管栖蠕虫、蛤类和细菌等兴旺发达的生物群落。这些生物群落生活在一个高温（热泉喷口附近的温度达到300 ℃以上）、高压、缺氧、偏酸和无光的环境中。首先是这些化能自养型细菌利用热泉喷出的硫化物（如H2S）所得到的能量去还原CO2而制造有机物，然后其他动物以这些细菌为食物而维持生活。迄今科学家已发现数十个这样的深海热泉生态系统，它们一般位于地球两个板块结合处形成的水下洋嵴附近。 　　热泉生态系统之所以与生命的起源相联系，主要基于以下的事实： 　　（1）现今所发现的古细菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中，这种环境与热泉喷口附近的环境极其相似； 　　（2）热泉喷口附近不仅温度非常高，而且又有大量的硫化物、CH4、H2和CO2等，与地球形成时的早期环境相似。 　　由此，部分学者认为，热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质，而且还可以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响，因此热泉生态系统是孕育生命的理想场所。但另一些学者认为，生命可能是从地球表面产生，随后就蔓延到深海热泉喷口周围。以后的撞击毁灭了地球表面所有的生命，只有隐藏在深海喷口附近的生物得以保存下来并繁衍后代。因此，这些喷口附近的生物虽然不是地球上最早出现的，但却是现存所有生物的共同祖先。

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