生命的起源和進化

1、生命的起源和進化2010-3-14 20:54:07根據(jù)用放射性同位素方法測定，地球的年齡約有46億年，而目前已知的最早的生命痕跡大約生存在距今 34億年前，由此可見，原始生命的誕生應在地球形成后的12億年之間。在初期的地球緩慢的演化過程中存在某些機能，它既能保護自己不受太陽輻射的破壞，又能利用太陽能維持生物的生命。在過去無數(shù)億萬年中， 普照在地球上的全部太陽輻射能，其威力足以毀滅一切生命。但是這個無生命的地球隨著時間的推移逐漸地產(chǎn)生了防護和調(diào)節(jié)作 用，創(chuàng)造了有助于有生命物質(zhì)誕生的周圍環(huán)境。蘇聯(lián)物理學家弗拉基米爾伊凡諾維奇維爾納德斯基對此稱之為生態(tài)圈，指包括人類在內(nèi)的一切生物所賴以生存的地球表

2、層，包括大 氣圈、水圈和巖石圈的生物學環(huán)境。生命最初的保護是依靠水的作用。由于熔融的地球的熱量，使水化為蒸汽，變成包圍地球的、輻射線不易穿透的云層。在云層之下，地球的溫度開始急速地下降，雖然地球中心仍是熔融狀態(tài)，但地殼表面逐漸冷卻凝固、擠壓、褶皺和斷裂，從而形成深谷和高峰。隨著地球的繼續(xù)冷卻， 云中的蒸汽變成水就開始降雨。大雨連續(xù)下了幾千年。 雨水填滿了所有裂縫和鴻溝，淹沒了洼地，而且也漫到山區(qū)，幾乎覆蓋了全部南半球。于是誕生了生命的 起源地海洋。1、生命的誕生大約30億年前，大雨停止后，地球進入了另一個發(fā)展階段。地球的原始大氣中含有氨（NH3）、甲烷（CH4）、氰化氫（HCN）、硫化氫（H2

3、S）、二氧化碳（CO2）、氫氣（H2）、水（H2O） 等成分，但沒有游離的氧氣，大氣中的一些氣體和地殼表面的一些可溶性物質(zhì)溶于水中，在宇宙射線、太陽紫外線、閃電、高溫等的作用下而自然合成了一系列的小分子有機化合物， 例如氨基酸、核苷酸、單糖、脂肪酸等，匯集在原始海洋中，形成霍爾丹所謂的“原始湯”， 從而為生命的誕生準備了必要的條件。其中具有四價鍵的碳，特別能同其他元素結合而形成多種物質(zhì)。現(xiàn)在約有2000種以上的有機化合物中都含有碳（現(xiàn)在已知各種有機化合物約 200 萬種）。如果沒有碳的存在，也就沒有生命的誕生了。近幾十年來，科學家曾用射線輻射具 有與海洋的原始撎酪簲成分相似的混合物，由此產(chǎn)生了

4、少量的在生命的基礎物質(zhì)中也具有的有機分子。當氨基酸、核苷酸、單糖、脂肪酸等有機小分子物質(zhì)形成之后，在適當?shù)臈l件下， 它們可以進一步形成復雜的有機物質(zhì)。例如蛋白質(zhì)、核酸、多糖、類脂等大分子物質(zhì)。其中 蛋白質(zhì)和核酸的形成對于生命現(xiàn)象具有非常重要的作用，對于它們的形成主要有兩種觀點： （1）陸相起源。他們認為聚合反應是發(fā)生在火山的局部高溫地區(qū)，聚合生成的生物大分子經(jīng) 雨水沖刷匯集到海洋，并在一定的條件作用下，繼續(xù)發(fā)展成為復雜的有機物質(zhì)；（2）海相起源。認為在原始的海洋中的氨基酸和核苷酸等小分子有機物可以被吸附于粘土一類物質(zhì)的活 性表面，而在適當縮合劑（如羥胺類化合物）存在時，可以發(fā)生聚合反應。生物大

5、分子并不能獨立表現(xiàn)生命現(xiàn)象，只有形成了眾多的、乃至成百萬的已蛋白質(zhì)、核酸為基礎的多分子體系時，才能表現(xiàn)生命萌芽。而生物大分子在溶液中自動聚集，從而形成各種獨立的多分子體系，出現(xiàn)團聚體或微球體。由于多分子體系可以起到有機表面的催化作用，而反過來作用于各類單體的聚合，促使產(chǎn)生更高級的蛋白質(zhì)和核酸，然后通過有序性逐漸提高的長期過程，其結構、機能便愈益復雜和完善，由此產(chǎn)生出原始生命。2、生命的進化正如生命的起源至今還是個謎一樣，生命如何向前發(fā)展的問題也還是個謎。不過有一點卻可以肯定，如果地球上空最初沒有出現(xiàn)一種屏蔽物的話，那么生命或許仍然停留在非常原始的階段。最初是從地球上放出含有氧和臭氧的保護性的大

6、氣層，介人水和太陽的致命輻射之間。在這層屏蔽物下面，一種新的生命演進過程，光合作用發(fā)生了。光合作用使有 生命的細菌和藻類，利用太陽輻射能，創(chuàng)造出許多有機物質(zhì)并釋放出更多的氧氣。光合作用使光能微妙地轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓衔?。它是所有生物必需的食品。在細菌?光合過程中，葉綠素受到太陽光的照射時吸收能量，再運用這種能量，分解水分子，此時產(chǎn)生的氫再與碳及其他化合物化合而成糖。同時又把氧釋放到大氣中。這個過程比現(xiàn)代石油化學合成物的生產(chǎn)過程要精巧得多。這種合成過程是在大小還不到十億分之一寸的細胞內(nèi)進行 的。同時，通過微小的海生植物的呼吸作用，開始吸進氧氣，排出二氧化碳，產(chǎn)生了 可供生命利用的能量。因此，在光合作

7、用開始時吸進的水和碳，最后又被放了出來；而光合 作用放出來的氧，又通過呼吸作用重新吸收回去。地球上全部動植物生命的源泉，就是這兩大物質(zhì)循環(huán)：碳的循環(huán)和氧的循環(huán)，再加上少量的氮、硫及磷的循環(huán)。生物細胞具有驚人的化學轉(zhuǎn)變能力，并不斷演變進化，南非發(fā)現(xiàn)的約30億年前的原始細菌化石已經(jīng)具有了簡單分裂作用。更進一步的進化又演變出了十億年的原始細菌化 石，在美國加利福尼亞州東部也曾被發(fā)現(xiàn)過。其中類似海藻的生物， 已被證明內(nèi)部含有細胞核。又經(jīng)過十億年演化之后，在溫暖的有蔭蔽的海岸和河流出口處的水中，這些類似海藻的生物，大量繁殖了起來，通過它們的光合作用放出大量的氧氣。今天，我們呼吸的氧氣總量的四分之一，就是

8、由海洋中的最微小的浮游生物所產(chǎn)生的，而水和空氣相接觸的海面正好是這些浮游生物的棲居地。生物細胞在新的條件下繼續(xù)進一步演化。在澳大利亞的愛迪阿加拉群山附近新發(fā)現(xiàn)的撊浣誄鏀化石，證明7億年前已有多細胞的生物存在。這是多細胞生物的首次發(fā)現(xiàn)。所有復雜的生物都是多細胞生物。我們還不很清楚，更為復雜的生物器官是如何演化而成的。當時火山和地震還震撼著地球，海嘯還沖擊著陸地。這種自然界的變動過程，正 好為生命躍進到第二個階段做了準備。有些海生植物被沖到巖石上，并在那里生存了下來。 迄今發(fā)現(xiàn)的最原始的陸上植物是頂囊蕨的化石，約生存在4.5億年以前。越來越多的植物在高低不平的地面上生長，隨后也跟著出現(xiàn)了動物，魚類逐漸演變成了兩棲動物，鰭像腿一樣 幫助它們爬過被海水沖刷的湖泊沼澤地。魚鰓后來也發(fā)展成為肺，能呼吸氧氣。約在3.5億年以前，生物大規(guī)模地向陸