生命到底是怎样起源的呢?
生命的由来是什么?
生命的起源
地球在宇宙中形成以后,开始是没有生命的。经过了一段漫长的化学演化,就是说大气中的有机元素氢、碳、氮、氧、硫、磷等在自然界各种能源(如闪电、紫外线、宇宙线、火山喷发等等)的作用下,合成有机分子(如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水、硫化氢、氨、磷酸等等)。这些有机分子进一步合成,变成生物单体(如氨基酸、糖、腺甙和核甙酸等)。这些生物单体进一步聚合作用变成生物聚合物。如蛋白质、多糖、核酸等。这一段过程叫做化学演化。蛋白质出现后,最简单的生命也随着诞生了。这是发生在距今大约36亿多年前的一件大事。从此,地球上就开始有生命了。生命与非生命物质的最基本区别是:它能从环境中吸收自己生活过程中所需要的物质,排放出自己生活过程中不需要的物质。这种过程叫做新陈代谢,这是第一个区别。第二个区别是能繁殖后代。任何有生命的个体,不管他们的繁殖形式有如何的不同,他们都具有繁殖新个体的本领。第三个区别是有遗传的能力。能把上一代生命个体的特性传递给下一代,使下一代的新个体能够与上一代个体具有相同或者大致相同的特性。这个大致相同的现象最有意义,最值得我们注意。因为这说明它多少有一点与上一代不一样的特点,这种与上一代不一样的特点叫变异。这种变异的特性如果能够适应环境而生存,它就会一代又一代地把这种变异的特性加强并成为新个体所固有的特征。生物体不断地变异,不断地遗传,年长月久,周而复始,具有新特征的新个体也就不断地出现,使生物体不断地由简单变复杂,构成了生物体的系统演化。
地球上早期生命的形态与特性。地球上最早的生命形态很简单,一个细胞就是一个个体,它没有细胞核,我们叫它为原核生物。它是靠细胞表面直接吸收周围环境中的养料来维持生活的,这种生活方式我们叫做异养。当时它们的生活环境是缺乏氧气的,这种喜欢在缺乏氧气的环境中生活的叫做厌氧。因此最早的原核生物是异养厌氧的。它的形态最初是圆球形,后来变成椭圆形、弧形、江米条状的杆形进而变成螺旋状以及细长的丝状,等等。从形态变化的发展方向来看是增加身体与外界接触的表面积和增大自身的体积。现在生活在地球上的细菌和蓝藻都是属于原核生物。蓝藻的发生与发展,加速了地球上氧气含量的增加,从20多亿年前开始,不仅水中氧气含量已经很多,而且大气中氧气的含量也已经不少。细胞核的出现,是生物界演化过程中的重大事件。原核植物经过15亿多年的演变,原来均匀分散在它的细胞里面的核物质相对地集中以后,外面包裹了一层膜,这层膜叫做核膜。细胞的核膜把膜内的核物质与膜外的细胞质分开。细胞里面的细胞核就是这样形成的。有细胞核的生物我们把它称为真核生物。从此以后细胞在繁殖分裂时不再是简单的细胞质一分为二,而且里面的细胞核也要一分为二。真核生物(那时还没有动物,可以说实际上也只是真核植物)大约出现在20亿年前。性别的出现是在生物界演化过程中的又一个重大的事件,因为性别促进了生物的优生,加速生物向更复杂的方向发展。因此真核的单细胞植物出现以后没有几亿年就出现了真核多细胞植物。真核多细胞的植物出现没有多久就出现了植物体的分工,植物体中有一群细胞主要是起着固定植物体的功能,成了固着的器官,也就是现代藻类植物固着器的由来。从此以后开始出现器官分化,不同功能部分其内部细胞的形态也开始分化。由此可见,细胞核和性别出现以后,大大地加速了生物本身形态和功能的发展。
生命的起源
关于生命起源的问题,很早就有各种不同的解释。近几十年来,人们根据现代自然科学的新成 就,对于生命起源的问题进行了综合研究,取得了很大的进展。
根据科学的推算,地球从诞生到现在,大约有46亿年的历史。早期的地球是炽热的,地球上的一切元素都呈气体状态,那时候是绝对不会有生命存在的。最初的生命是在地球温度下降以后,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。目前,这种关于生命起源是通过化学进化过程的说法已经为广大学者所承认,并认为这个化学进化过程可以分为下列四个阶段。
从无机小分子物质生成有机小分子物质 根据推测,生命起源的化学进化过程是在原始地球条件下开始进行的。当时,地球表面温度已经降低,但内部温度仍然很高,火山活动极为频繁,从火山内部喷出的气体,形成了原始大气(下图)。一般认为,原始大气的主要成分有甲烷(CH4)、氨 原始地球的想象图
(左)原始大气(右)有机物形成
(NH3)、水蒸气(H2O)、氢(H2),此外还有硫化氢(H2S)和氰化氢(HCN)。这些气体在大自然不断产生的宇宙射线、紫外线、闪电等的作用下,就可能自然合成氨基酸、核苷酸、单糖等一系列比较简单的有机小分子物质。后来,地球的温度进一步降低,这些有机小分子物质又随着雨水,流经湖泊和河流,最后汇集在原始海洋中。
关于这方面的推测,已经得到了科学实验的证实。1935年,美国学者米勒等人,设计了一套密闭装置(下图)。他们将装置内的空气抽出,然后模拟原始地球上的大气成分,通入甲烷、氨、氢、水 米勒实验的装置
蒸气等气体,并模拟原始地球条件下的闪电,连续进行火花放电。最后,在U型管内检验出有氨基酸生成。氨基酸是组成蛋白质的基本单位,因此,探索氨基酸在地球上的产生是有重要意义的。
此外,还有一些学者模拟原始地球的大气成分,在实验室里制成了另一些有机物,如嘌识、嘧啶、核糖,脱氧核糖,脂肪酸等。这些研究表明:在生命的起源中,从无机物合成有机物的化学过程,是完全可能的。
从有机小分子物质形成的有机高分子物质 蛋白质、核酸等有机高分子物质,是怎样在原始地球条件下形成的呢?有些学者认为,在原始海洋中,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(如吸附在粘土上),通过缩合作用或聚合作用,就形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。
现在,已经有人模拟原始地球的条件,制造出了类似蛋白质和核酸的物质。虽然这些物质与现在的蛋白质和核酸相比,还有一定差别 ,并且原始地球上的蛋白质和核酸的形成过程是否如此,还不能肯定,但是,这已经为人们研究生命的起源提供了一些线索;在原始地球条件下,产生这些有机高分子的物质是可能的。
从有机高分子物质组成多分子体系 根据推测,蛋白质和核酸等有机高分子物质,在海洋里越积越多,浓度不断增加,由于种种原因(如水分的蒸发,粘土的吸附作用),这些有机高分子物质经过浓缩而分离出来,它们相互作用,凝聚成小滴。这些小滴漂浮在原始海洋中,外面包有最原始的界膜,与周围的原始海洋环境分隔开,从而构成一个独立的体系,即多分子体系。这种多分子体系已经能够与外界环境进行原始的物质交换活动了。
从多分子体系演变为原始生命 从多分子体系演变为原始生命,过是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段,它直接涉及到原始生命的发生。目前,人们还不能在实验室里验证这一过程。不过,我们可以推测,有些多分子体系经过长期不断地演变,特别是由于蛋白质和核酸这两大主要成分的相互作用,终于形成具有原始新陈代谢作用和能够进行繁殖的原始生命。以后,由生命起源的化学进化阶段进入到生命出现之后的生物进化阶段。
关于生命起源的化学进化过程的研究,虽然进行了大量的模拟实验,但是绝大多数实验只是集中在第一阶段,有些阶段还仅仅限于假说和推测。因此,在对于生命起源,问题还必须继续进行研究和探讨。
蛋白质和核酸是生物体内最重要的物质。没有蛋白质和核酸,就没有生命。1965年,我国科学工作者人工合成了结晶牛胰岛素(一种含有51个氨基酸的蛋白质)。1981年,我国科学工作者又用人工的方法合成了酵母丙氨酸转运核糖核酸(核糖核酸的一种)。这些工作反映了我国在探索生命起源问题上的重大成就。
神学家认为,生命是最大的奇迹,人类生命是上帝的宇宙总计划中的最高成就。对科学家来说,生命是自然界中最令人惊讶的现象。一百年前,生命系统的起源及演化问题成了科学和宗教有史以来最大的冲突。达尔文的进化论动摇了基督教教义的基础。而且,自哥白尼把太阳放在了太阳系的中心以来,进化论又一次使普通百姓感受到了科学分析的深远影响。科学看来好像能够整个地改变人类对自己、以及对人与宇宙的关系的看法。
什么是生命?对物理学家来说,生命系统有两个与众不同的特征,一是其复杂,二是其组织,即便是单细胞生物,虽然原始,却显示出任何人工制品所无法比拟的复杂和精巧。例如,我们可以看看一个低级的细菌。仔细观察就会发现,它身上有复杂的功能和形态的网络。这细菌可以用多种多样的方式与其环境相互作用,它可以四处活动,攻击敌人,接近或逃避某些外部刺激,以一种有控制的方式交换物质。其体内的情况像是一个井井有条的大城市。负责进行控制的是细胞核,其中包含着遗传“密码”,就是使这细菌得以进行繁殖的全套化学指令。控制并左右这细菌的一切行为的化学结构是由多达上百万原子组成的分子。这上百万的原子是以复杂的、高度特殊的方式组成起来的。就生命的化学基础而言,最重要的是核酸分子,即大名鼎鼎的“双螺旋”形状的RNA和DNA(核糖核酸和脱氧核糖核酸)。
一个生物学上的生物体是由完全平常的原子组成的。看到这一点是重要的。不错,生物体的部分代谢功能是从其环境中获得新的物质,并排泄变了质的或用不着的物质。活细胞里的一个碳原子、氢原子、氧原子、硫原子,与细胞外的原子没什么两样。这些原子不停地在一切生物体中进进出出。那么,生命显然不能归结为生物体的构成成分的特性。生命是一种累加现象,像是重量。尽管我们不能怀疑一只猫或一棵天竺葵是活的,然而,假如我们想寻找一种迹象,说明一个单个的“猫原子”或“天竺葵”原子是活的,那我们就得白费力气。
这有时看上去是矛盾的。一些无生命的原子凑到一起怎么就成了有生命的了?有些人认为,不可能从无生命中创造出生命,因此一切活物中必有某种添加的非物质成分,一种生命力,或者说是精髓,其本源来自上帝。这就是古老的活力论学说。
经常用来支持活力论的一个论点与行为问题有关。活物的一个显著的特征是,它们的行为看上去都有某种目的性,好像是指向一个具体的目的。这种目的性在较高级的生命形式中最为明显。不过,一个细菌也能表现它在努力达到某些基本的目的,如取食。
在18世纪70年代,卢奇·加尔凡尼发现,用一对金属棒触动青蛙的腿,青蛙腿的肌肉便会抽动。于是,他得出结论说,这种“动物电流”就是那神秘的生命精髓在起作用。的确,那种认为电流与生命力有说不明白的联系的看法,随着法兰肯斯坦的故事而一代又一代的传下来。法兰肯斯坦是一个人造怪物,在一台电气装置噼叭响着放电时活了起来。
在这些年里,有一些所谓超自然现象的研究者声称,他们曾以一种相当玄妙的方式把通灵能力与先进技术结合起来,直接探测到了那神秘的生命力。有人出示了一些模糊的照片,上面显示出一些从各种活物身上(其中有人的手指)发出的雾状、丝状射线或光斑。
不幸的是,很难找到任何真正的科学证据来证明这些关于生命力的猜想。显然,那种假想的生命力将其自身显现出来的唯一途径是通过生命;生物显示生命力,非生物则不显示生命力。但这样一来,便把生命力弄成一个词语了,它就不再是关于生命的解释了。我们若说一个人,或一条鱼,或一棵树有生命力,这话是什么意思呢?意思不过是说这人,这鱼,这树是活的。至于在含糊而神秘的“实验”中所显示的生命力,因这些实验不可重复,所以这些实验及实验结果声名狼藉,显然很容易被指控为欺骗,于是很少有哪个专业科学家把它当真。
乞灵于某种生命力来解释生命的人犯了一个错误。这错误就是忽视了这一事实:由多个部分构成的一个系统可能在整体上会有一些其单个部分所没有的性质,或有一些放在单个部分上便无意义的性质。现在再来举一个例子。报纸上有一张由众多的小点组成的人脸照片。若是只看一个个的小点,看得再仔细也看不出一张大脸。只有把报纸拿开一些,较为粗略地把众多的小点看成是一个整体,而只有整体地看才能看出人脸的形象来。这形象不是众多小点本身的一种性质,而是小点集体的性质。人脸是在图形里,而不是在组成图形的一个个小点里。同样,生命的奥秘也不在原子里,而在原子的缔合模式里,其模式即其组合方式。就是说,生命的奥秘在于DNA和RNA之类的分子结构所包含的信息之中。一旦了解了整体现象的存在,也就用不着去寻找什么“生命力”了。原子用不着被“激活”才能产生生命现象。只要将原子以那种合适的复杂方式进行安排,就会出现生命。
我们现在正在讨论的东西有时被称作“整体论”对“还原论”。过去的三个世纪以来,西方科学思想的主要倾向是还原论。的确,“分析”这个词在最广泛的范围中被使用,这种情况也清楚地显明,科学家习惯上是毫无怀疑地把一个问题拿来进行分解,然后再解决它的。但是,有些问题(如钢丝锯)只能通过综合才能解决。它们在性质上是综合或“整体的”。一幅钢丝锯的图画,就像报纸上由众多小点组成的人脸图像一样,只能在更高一层的结构层面上才能够看得出来,单凭一个个的锯齿是看不出锯来的。这就是说,其整体大于其部分的总合。
在19世纪的物理学中,以及在发展物质的原子理论的过程中,科学的还原论被认真地提了出来。近来,生物学家们沿着还原论的思路,在阐明生命的分子基础方面取得了许多重大的成就。这些领先的进展鼓励了人们在学问的许多其他领域也采取还原论的思路。
然而,因到处运用还原论而引起的恶果,已招致了尖锐的批评,作家阿瑟.柯斯特勒说,还原论的看法否定在盲目的力量的相互作用中有价值观、意义和目的的地位,因而这种看法将其阴影投到了科学的界限之外,影响到我们整个文化的甚至政治的气候。许多批评者说,试图把活的生物体解释成不过是因偶然事件而胡乱结合起来的一堆堆无意义的原子,这严重地贬损了我们的存在价值。
就有生命的系统而言,没有谁否认一生物体是由原子集合而成的。错误的观念是把生物体只当作是原子的集合而已。把生物体说成不过是原子的集合而已,这种说法是可笑的,其可笑程度正如把贝多芬的交响乐曲说成不过是音符的集合而已,或把狄更斯的某本小说说成不过是词语的集合而已。生命的特性、一首乐曲的主题、一部小说的情节,是所谓的显现性的。其性质只有在整体结构层面上才能显现出来,而在部分层面上则是无意义的。部分的描述与整体的描述并不矛盾,二者是互补的,并且在其自身的层面上是正确的(假如我们仔细看看量子论,我们就会再次遇到一个系统有两个不同的、互补的描述的概念)。
很多相信宗教的人都准备承认,生命一旦出现在地球上,其后来的繁衍与发展,就可以用物理和化学定律结合达尔文的进化给以完满的解释。例如,生物体的生殖,就是DNA螺旋体对自己进行化学复制。
生命起源于什么
生命起源于什么如下 1、生命的起源 生命起源,指的是生命何时、何处、特别是怎样起源的问题,是现代自然科学尚未完全解决的重大问题,是人们关注和争论的焦点问题。2、自然发生说 又称“自生论”或“无生源论”,认为生物可以随时由非生物产生,或者由另一些截然不同的物体产生。如中国古代所谓“肉腐出...
生命的起源是怎样的?
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。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...
生命的起源
生命的起源 地球在宇宙中形成以后,开始是没有生命的。经过了一段漫长的化学演化,就是说大气中的有机元素氢、碳、氮、氧、硫、磷等在自然界各种能源(如闪电、紫外线、宇宙线、火山喷发等等)的作用下,合成有机分子(如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水、硫化氢、氨、磷酸等等)。这些有机分子进一步...
生命从何而来,如何产生的?
古生物学家告诉我们,大约在 36 亿年前,第一个有生命的细胞产生.生命的起源和细胞的起源的研究不仅有生物学的意义,而且有科学的宇宙观的意义.细胞的起源包含三个方面;①构成所有真核生物的真核细胞的起源;②与生命的起源相伴随的原核细胞的起源;③最新发展的三界学说,即古核细胞的起源.生命的起源...
生命的起源是什么?
另一方面,“地球化学起源说”则认为,生命起源于地球表面的化学进化过程。这一观点的支持者认为,原始地球的大气中含有CH、NH、H和H2O等化合物,通过漫长的化学反应,最终形成了生命。前苏联学者Oparin和英国学者Haldane都曾提出,生命的起源是一个逐渐的化学进化过程,这一过程可能始于46亿年前地球形成之时。然而,并非所有...
生命从哪里来
我们生活在地球上,和许许多多其他生物一起使地球充满了生机和活力。据天文学家的推算,地球大约是四十六亿年前形成的。而生物学家根据化石的证据来推算,地球上最古老的生命大约出现于三十五亿年前。生命到底是怎样产生的呢?上帝造人、盘古开天地的传说虽然荒诞,但也说明人们从古代起就对生命起源的问题...
地球上生命的起源是什么?
地球上生命的起源是:地球上最初是没有生命的,在当时剧烈变化的地球环境下,一些无机物经过复杂的化学变化过程后,形成了一些简单的有机物。这些有机物在经过相当复杂的物理化学变化后组合到了一起,然后就形成了地球上的第一个生物,那时候的生物应该是异养厌氧型的结构非常简单的生物,因为那时候没有...
生命的起源是什么?
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地球上的生命是怎样起源的
地球上的生命是如何出现的?
生命起源的五个论点的主要内容是什么?
也就是说,这样我们把生命起源的时间大大缩短了,也就是在距今40亿年到38亿年之间,自从地球上生命起源之后,一直到现在45亿年,就是生生不息的生命演化史。 好,首先我们现在已经有了生命起源的时间概念,是距今40亿年到38亿年之间。那生命是怎样起源的?它在什么地方起源的?这样我们不得不回顾一些有关生命起源的...
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濠江区15121295344: 地球上的第一个生命是如何诞生的? - ?
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太严安卡:[答案] 【生命起源的自然发生说】 又称“自生论”或“无生源论”,认为生物可以随时由非生物产生,或者由另一些截然不同的物体产生.如中国古代所谓“肉腐出虫,鱼枯生蠹”、亚里士多德说的“……有些鱼由淤泥及砂砾发育而成”.中世纪有人认为树...
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太严安卡:[答案] 现在公认的说法是由无机物合成有机分子、再构成多分子体系,最后形成原始生命.具体过程是:原始大气(主要由水蒸气、氮气、氢气、氨、甲烷、二氧化碳、硫化氢等构成)在高温、紫外线及雷电的作用下形成简单的有机物,...
濠江区15121295344: 生命的起源是怎么来的? - ?
太严安卡: 关于生命的起源这个概念有两种解释:一,宇宙生命的起源;二, 地球三维时空里生命的起源.两者有关联,但是两个是不同的概念.地球上生命的起源,是在宇宙生命的基础上产生的,没有宇宙生命,不会有地球上的生命.地球不是孤立的,...
濠江区15121295344: 地球上的生命是如何产生的?又是从哪里怎么产生的?既然不能无中生有,那最初的生命是如何出现的呢? - ?
太严安卡:[答案] 正好书在旁边,给你抄几段自己看吧1.目前认为遗传体系进化的基本过程是:RNA的世界——RNA和蛋白质的世界——反转... 2.核酸与蛋白质之间的联系是如何建立的:催化超循环假说从生命前化学演化的角度区分了反映网络的反应循环、催化循环...
濠江区15121295344: 生命起源是怎样产生的呢? ?
太严安卡: 生命起源是一个亘古未解之谜,地球上的生命产生于何时何地?是怎样产生的?千百年来,人们在破解这一谜底之时,遇到了不少陷阱,同时也见到了前所未有的光明.在两千五百年前的春秋时代,老子在《道德经》里写到,道生一,一生二,二生三,三生万物.用现在的话说,就是地球上的生命是由少到多,第二章生命#慢慢演化而来.它们有一个共同的祖先,这个祖先就是一,而这 个一是由天地而生,用今天的话说,可能就是由无机界所形成.
濠江区15121295344: 第一个生命是怎样诞生的?细一点,比如说第一个生命的来源. - ?
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