地球上生命的起源
学习导引
重点和难点
本节的重点是根据科学家获得的证据，运用逻辑作出推测，描述生命的化学起源说的主要内容，并关注关于生命起源的不同观点。难点是学会运用证据和逻辑作出推测。
关于生命起源的解释
生命的起源是指地球上非生命物质演变成原始生命的过程。关于地球上生命的起源，目前存在以下观点：（1）“神创论”认为地球上的一切生命都是上帝设计和创造的，或是在某种超自然的东西的干预下产生的；（2）“宇生说”认为生命是宇宙固有的，早在地球形成之前就存在于宇宙中了，地球上的生命是从天外飞来的；（3）“自然发生论”认为生命可随时从非生命物质中直接产生出来；（4）“化学起源说”认为生命的起源必然是通过化学的途径实现的。还有的人认为生命的起源与热泉生态系统有关。
生命的化学起源说
根据地质学研究，原始地球上由于原始的大气层没有可以挡住紫外线辐射的臭氧层，因此，到达地面的太阳能比现在要多得多，另外还有高温、紫外线以及雷电等能源。原始大气中的无机物在这些自然条件的长期作用下，形成了许多简单的有机物。米勒和其他科学家的实验说明了在原始地球的条件下，原始大气成分能形成构成生物体的有机物。科学家推测这些有机物最终汇集在原始海洋中，并且不断地相互作用，经过极其漫长的岁月，大约在地球形成以后10亿年，逐渐形成了原始生命。
生命起源的基本条件
（1）原始大气：一般认为，原始大气是还原性的，空气中没有游离的氧，当时的氧是以氧化物的形式存在的。具有生物学意义的有机物，在当时情况下也只有在还原的条件下才能合成。（2）原始海洋：当温度降至100 °C以下时，地球上的水蒸气从气态转化为液态，并在一定条件下形成雨水，经过长期的积累才出现原始海洋。液态水的出现是生命化学演化中的重要转折点。（3）能源：高温、紫外线、雷电、太阳能等。
知识闯关
1．下列物质中，在原始大气中没有的是：
A．甲烷； B．氨； C．氧气； D．水蒸气。 答〔 〕
2．美国学者米勒模拟原始地球的条件和大气成分，将甲烷、氨、氢、水蒸气等气体泵入一个密闭的装置内，通过进行火花放电，合成的有机物是：
A．氨基酸； B．核苷酸；
C．蛋白质； D．核酸。 答〔 〕
3．根据美国学者米勒模拟实验获得的证据，可以推测：
A．原始地球条件下可以形成简单的有机物；
B．氨基酸是组成蛋白质的基本单位；
C．甲烷、氨、氢是原始大气的主要成分；
D．原始大气中没有氧气。 答〔 〕
4．根据生物的特征，你认为原始生命诞生的重要标志是：
A．能自我复制和自我更新；
B．原始蛋白质和核酸的形成；
C．氨基酸等有机小分子的形成；
D．能进行细胞分裂。 答〔 〕
5．保护原始生命不受紫外线和宇宙射线伤害，主要依赖：
A．原始大气层； B．原始海洋；
C．原始陆地； D．水蒸气。 答〔 〕
6．在生命起源的研究中，下列各阶段已经得到了科学实验证实的是：
A．从无机小分子物质生成有机小分子物质；
B．从有机小分子物质形成有机大分子物质；
C．从有机大分子物质演变为原始生命；
D．从原始生命发展为单细胞生物。 答〔 〕
7．下列关于生命起源的叙述中，错误的是：
A．原始大气为生命起源提供了最初原料；
B．原始海洋是原始生命诞生的摇篮；
C．原始生命的产生这一步最重要但缺乏证据；
D．原始生命来自其他星球的观点没有证据支持。 答〔 〕
8．在生命起源中，原始海洋的作用是：
A．为原始生命形成提供最初原料；
B．为原始生命形成提供有机小分子物质；
C．为原始生命形成提供适宜场所；
D．为原始生命形成提供能量。 答〔 〕
9．根据地质学研究，人们推测出原始大气的成分接近于：
A．月球上的大气的成分；
B．现代大气的成分；
C．有氧呼吸产生的气体成分；
D．火山喷发出的气体成分。 答〔 〕
10．判断下列说法是否正确，正确的画“√”，错误的画“×”。
（1）原始的大气层没有可以挡住紫外线辐射的臭氧层。 （ ）
（2）鲜肉中没有蛆，腐肉生蛆。因此，可以推测出生物是从非生命物质中自发产生的。
（ ）
（3）大约在46亿年前，生命和地球一起形成。 （ ）
11．米勒的模拟实验开创了生命起源研究的新途径。请参照下图对他的实验进行总结。
（1）向装置内输入的气体主要是__________；__________；
（2）火花放电的作用是_____________________________________________________；
（3）米勒在实验中搜集到的证据是___________________________________________；
（4）米勒的实验结果说明了_________________________________________________。
（5）模拟实验是一种验证假说的方法，为什么这种验证方法有局限性？
探究乐园
运用证据和逻辑作出推测
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证据
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推测
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天文学家在星际空间发现了数十种有机物，但在星际空间强烈的紫外线能很快地杀死细菌
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某科学家利用天然黏土作催化剂，使氨基酸发生相互作用形成多肽（注：多肽可以进一步形成蛋白质）
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某科学家将蛋白质、核酸和糖类等物质放在一定的溶液中，这些物质能够自动地浓缩聚集为一个个球状小滴，小滴周围有类似于膜那样的边界，并能从外界吸收某些分子，发生特定的化学反应，反应产物也能从小滴中释放出去
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课堂延伸
阅读
研究生命起源的途径
1．研究生命起源的历史环境背景。生命起源作为一个历史事件，发生在一定的时间和空间，首先要弄清的是那个时间和那个空间的具体的环境条件。地质学对太古宙地质的研究将有助于了解生命起源的历史环境背景，例如地质学证据表明，太古宙早期的地球表面既无稳定的地壳，也没有小水池。陨石雨频繁，太阳紫外线辐射强烈。那时的海洋可能是一片热海。此外，空间科学对太阳系、彗星的考察研究，对陨石的研究也大大丰富了我们对化学进化的环境背景的认识。
太古宙（登封群）地层
2．化学进化的实验模拟。
3．寻找和研究早期生命存在的直接和间接的证据，即化学进化和最早的原始生命的遗迹。据2006年6月8日科技日报报道，澳大利亚西部野外那些奇形怪状的堆积物（右图），是地球上最为古老的生物化石，它们极有可能是由生活在30亿年前的成千上万的微生物汇集而成的。在同时出版的英国《自然》杂志上，科学家的研究报告给出了至今最为充足的证据。参考答案
知识闯关
1．C 2．A 3．A 4．A 5．B 6．A 7．D 8．C 9．D
10．（1）√（2）×（3）×；
11．（1）甲烷、氨、氢、水蒸气等气体；
（2）模拟闪电；
（3）检测到多种氨基酸；
（4）原始地球上能形成构成生物体的有机物；
（5）模拟实验常常是为某种理论假设寻找依据而设计的，它的实验条件是根据假设而确定的，因此这种验证方法具有局限性。另外，模拟的情况与真实情况可能还存在一定的出入，这也是它局限性的一个方面。
探究乐园
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证据
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推测
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天文学家在星际空间发现了数十种有机物，但在星际空间强烈的紫外线能很快地杀死细菌
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在其他星球上可以形成有机物，但原始生命不可能来自其他星球
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某科学家利用天然黏土作催化剂，使氨基酸发生相互作用形成多肽（注：多肽可以进一步形成蛋白质）
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氨基酸等有机小分子可以形成有机大分子物质
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某科学家将蛋白质、核酸和糖类等物质放在一定的溶液中，这些物质能够自动地浓缩聚集为一个个球状小滴，小滴周围有类似于膜那样的边界，并能从外界吸收某些分子，发生特定的化学反应，反应产物也能从小滴中释放出去
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有机大分子物质可以形成有界膜的小滴，能与外界进行物质交换
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