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2019-2020年《地球上生命的起源》word教案之一 ●教學(xué)目標(biāo) 　　知識(shí)目標(biāo) 　　1．描述生命起源的過(guò)程。 　　2．關(guān)注生命起源的不同特點(diǎn)。 　　能力目標(biāo) 　　1．通過(guò)對(duì)生命起源問(wèn)題的探討，培養(yǎng)學(xué)生查找雜志、報(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)的能力。 　　2．培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力。 　　3．培養(yǎng)學(xué)生積極參與的能力。 　　情感目標(biāo) 　　通過(guò)對(duì)生命起源問(wèn)題的探討，培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實(shí)、不迷信權(quán)威、敢于懷疑的思維品質(zhì)。 　　●教學(xué)重點(diǎn) 　　生命起源的過(guò)程。 　　●教學(xué)難點(diǎn) 　　關(guān)注關(guān)于生命起源的不同觀點(diǎn)。 　　●教學(xué)方法 　　描述、討論、話劇表演等。 　　●教具準(zhǔn)備 　　分別裝有腐敗和未腐敗肉湯的燒瓶各一個(gè)、投影片。 　　●課時(shí)安排 　　1課時(shí) 　　●教學(xué)過(guò)程 　?。蹖?dǎo)入新課］ 　　教師：同學(xué)們，我們知道地質(zhì)學(xué)研究表明，地球大約是在46億年前形成的，那時(shí)候地面上火山噴發(fā)、熔巖橫流；天空中電閃雷鳴，或赤日炎炎，與現(xiàn)在的環(huán)境迥然不同。那么當(dāng)時(shí)或者幾十億年前、幾億年前，地球上的生物又是怎樣的呢？最原始的生命又是怎樣出現(xiàn)的呢？關(guān)于這些問(wèn)題，自古以來(lái)就被人們廣為關(guān)注，人們不斷地去探索和追求，出現(xiàn)了各種各樣的爭(zhēng)論。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)這個(gè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)也越來(lái)越深入。今天，我們就一起來(lái)關(guān)注這個(gè)熱點(diǎn)——生命的起源。 　?。壑v授新課］ 　　板書(shū)：第一節(jié)　地球上生命的起源 　　教師：關(guān)于這個(gè)人們關(guān)注和爭(zhēng)論的焦點(diǎn)問(wèn)題，歷史上也存在著多種臆測(cè)和假說(shuō)，并有很多爭(zhēng)議。下面，我們就來(lái)看一段這樣的故事。 　　（教師提前和學(xué)生一起排演話劇，由兩名學(xué)生分別擔(dān)任亞里士多德和斯巴蘭讓尼，還有一名學(xué)生擔(dān)任斯巴蘭讓尼的助手——小王，以及一位旁白。以上四位人物分別以角色的第一個(gè)字代表，比如亞、斯、王、旁。） 　　旁：生命是從哪里來(lái)的？這個(gè)問(wèn)題經(jīng)常是人們關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。今天，意大利生物學(xué)家斯巴蘭讓尼特邀公元前的一位偉大人物來(lái)共商此事。 　　亞：我，大家都認(rèn)識(shí)吧！古希臘著名的思想家、科學(xué)家、哲學(xué)家，形式邏輯的奠基人——亞里士多德老人家。今天一個(gè)小輩邀請(qǐng)我去有重要事情商談，這不，到了。 　　旁：亞里士多德老先生晃悠悠地爬上樓梯，按了幾下門(mén)鈴，無(wú)人開(kāi)門(mén)，但卻傳來(lái)了王助手的聲音。 　　王：是亞里士多德老先生嗎？如果是您老人家的話，就請(qǐng)您把眼睛對(duì)準(zhǔn)門(mén)上的感應(yīng)器。 　　旁：亞里士多德就按照小王的話做了，結(jié)果門(mén)自動(dòng)打開(kāi)。 　　王：老先生，請(qǐng)這邊走，我們先生已恭候多時(shí)。 　　旁：二人左拐右拐終于進(jìn)了一間屋子，原來(lái)是斯巴蘭讓尼先生的實(shí)驗(yàn)室。 　　斯：您好，老先生，您不遠(yuǎn)萬(wàn)里來(lái)此，真是抱歉。事情是這樣的，一方面想請(qǐng)老先生在此多住幾日，另一方面想請(qǐng)教老先生一個(gè)問(wèn)題。不知老先生對(duì)于生命起源問(wèn)題如何看待？ 　　亞：關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，中國(guó)人不是認(rèn)為“腐草化螢，腐肉生蛆”嗎？生命就是從無(wú)生命物質(zhì)中自然發(fā)生的，自發(fā)產(chǎn)生的。像我們生活中，不是經(jīng)常見(jiàn)到干涸的池塘，一旦有了水，青蛙和蝌蚪自然而然便出現(xiàn)了，不正是這個(gè)道理嗎？有的人為此還作過(guò)一些實(shí)驗(yàn)?zāi)兀麄儗⒐攘?、破舊襯衫塞入瓶中，靜置在黑暗的環(huán)境中，21天后產(chǎn)生了老鼠，這種“自然”發(fā)生的老鼠和常見(jiàn)的老鼠完全相同。 　　斯：這么說(shuō)，老先生比較贊成生物是從非生命物質(zhì)中自發(fā)產(chǎn)生的。小王，拿出我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給老先生看一看。 　　旁：小王從文件夾里取出一份報(bào)告，交給了亞里士多德先生。 　　斯：我們的實(shí)驗(yàn)是這樣的：在兩個(gè)燒瓶中分別加入肉湯，將一號(hào)燒瓶塞上棉花進(jìn)行加熱，二號(hào)燒瓶開(kāi)口加熱，都至沸騰，冷卻，過(guò)一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)一號(hào)燒瓶中的肉湯中沒(méi)有微生物繁殖，二號(hào)燒瓶中繁殖出許多微生物。由此，我們推測(cè)肉湯中的微生物不是自發(fā)產(chǎn)生的，而是來(lái)自瓶外。老先生你認(rèn)為這種推測(cè)怎么樣呢？ 　?。ㄟ呎f(shuō)，邊打出投影片） 　　投影片內(nèi)容如下： 　　斯巴蘭讓尼的實(shí)驗(yàn)。 　　肉湯中的微生物不是自發(fā)產(chǎn)生的，而是來(lái)自瓶外。 　　旁：亞里士多德先生做思考狀。 　　亞：有道理，真是長(zhǎng)江后浪推前浪。 　?。ㄔ拕”硌萁Y(jié)束。） 　　教師：看完剛才我們幾位同學(xué)的表演，真是給老師耳目一新的感覺(jué)，謝謝幾位同學(xué)的表演。 　　表演結(jié)束了，在座的各位同學(xué)你們是否學(xué)到了一些知識(shí)呢？斯巴蘭讓尼在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，為什么先要把一號(hào)燒瓶和二號(hào)燒瓶經(jīng)過(guò)加熱并至沸騰？在實(shí)驗(yàn)中為什么要設(shè)置一號(hào)和二號(hào)兩個(gè)燒瓶？這種實(shí)驗(yàn)叫做什么實(shí)驗(yàn)？對(duì)我們分析和研究問(wèn)題有什么好處呢？ 　　學(xué)生A：這個(gè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，為了排除肉湯中原來(lái)所帶的一些微生物的干擾因素，所以將一號(hào)和二號(hào)燒瓶都分別加熱至沸騰。 　　學(xué)生B：設(shè)置一號(hào)燒瓶和二號(hào)燒瓶都是非常有必要的，這叫做對(duì)照實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)方法一般都是其他實(shí)驗(yàn)條件都相同，唯有某一種條件不同，而我們需要探究的問(wèn)題便是這種不同的條件對(duì)研究對(duì)象的影響，這樣的話就形成了鮮明的對(duì)照，可以澄清我們所要澄清的問(wèn)題。 　　教師追問(wèn)：那么，你能不能舉出一個(gè)使用了對(duì)照方法的實(shí)驗(yàn)?zāi)兀? 　　學(xué)生B：我們?cè)诎四昙?jí)上冊(cè)書(shū)里學(xué)到的巴斯德的實(shí)驗(yàn)就是這樣的。他所選用的普通燒瓶和鵝頸瓶就是明顯的對(duì)照，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，他推出了原來(lái)普通燒瓶中的細(xì)菌是由原已存在細(xì)菌產(chǎn)生的。 　　教師：我們的亞里士多德老先生和斯巴蘭讓尼先生都是眾“家”集于一身的人物，你更贊成哪種說(shuō)法呢？還是你自己另有其說(shuō)呢？ 　　學(xué)生C：我比較贊同斯巴蘭讓尼的觀點(diǎn)。 　　學(xué)生D：除了亞里士多德和斯巴蘭讓尼的觀點(diǎn)外，還有一種就是宗教信仰——神創(chuàng)論。神創(chuàng)論認(rèn)為世上的萬(wàn)事萬(wàn)物都是由上帝創(chuàng)造出來(lái)的。世界上的萬(wàn)物一經(jīng)造成，就不再發(fā)生任何變化，即使有變化，也只能在該物種的范圍內(nèi)發(fā)生變化，是絕對(duì)不可能形成新的物種的。而且各種生物之間都是孤立的，相互之間沒(méi)有任何親緣關(guān)系。 　　教師板書(shū)：1．神創(chuàng)論——上帝 　　學(xué)生E：最近，倫敦新的科學(xué)研究報(bào)告稱，生命可能并不像人們?cè)瓉?lái)所認(rèn)為的源自海洋，而是誕生在海浪拋出的小水滴和天空云朵里的小水滴里。這些小水滴可能會(huì)為復(fù)雜的生物化學(xué)成分的形成提供條件。在這些小水滴中接近一半的物質(zhì)是有機(jī)物，帶有從海面上獲得的油狀分子。當(dāng)這些水滴里的水分蒸發(fā)后，這些有機(jī)物就變得更集中，在太陽(yáng)光線的輔助下，它們會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)聯(lián)合在一起。 　　板書(shū)：2．小水滴 　　學(xué)生F：科學(xué)研究表明，地球經(jīng)常受到隕石等的撞擊。人們發(fā)現(xiàn)墜落在澳大利亞啟遜鎮(zhèn)的隕石中含有并非來(lái)自地球的氨基酸，所以有人認(rèn)為地球上最早的生命或構(gòu)成生命的有機(jī)物，來(lái)自于其他宇宙星球或星際塵埃。最近又有新的報(bào)道為地球生命起源于外太空增添了又一證據(jù)?？茖W(xué)家們表示，他們?cè)趦深w幾十億年前曾在火星與木星之間環(huán)繞太陽(yáng)的隕星上發(fā)現(xiàn)了諸如糖之類(lèi)的物質(zhì)，這兩顆隕星數(shù)十億年前墜落地球。 　　板書(shū)：3．外星球或星際塵埃 　　學(xué)生G：關(guān)于地球上生命起源的問(wèn)題，目前還存在著不同的看法。還有些人認(rèn)為原始生命可能源自熱泉噴發(fā)，因?yàn)楝F(xiàn)在所發(fā)現(xiàn)的古細(xì)菌，大多生活的高溫、缺氧、含硫和偏酸的環(huán)境與熱泉噴口附近的環(huán)境極為相似；而且在熱泉噴口附近還有大量的硫化物、CH4、H2、CO2等氣體的存在，與地球形成時(shí)的早期環(huán)境很相似。所以，有些人認(rèn)為這樣的環(huán)境不僅可以為生命的出現(xiàn)以及其后的生命延續(xù)提供必要的條件，而且還可以避免地外物體撞擊地球時(shí)所造成的有害影響，因此，熱泉噴口是孕育生命的理想場(chǎng)所。 　　板書(shū)：4．熱泉噴發(fā) 　　學(xué)生H：我通過(guò)看書(shū)了解到現(xiàn)在被廣大學(xué)者普遍接受的是第47頁(yè)到第48頁(yè)的說(shuō)法。這種觀點(diǎn)認(rèn)為原始地球上盡管不能形成生命，但具備了一些條件。原始的大氣在雷電等作用下形成了一些小分子物質(zhì)；這些有機(jī)小分子物質(zhì)隨著雨水的沖刷進(jìn)入了湖泊和河流，最終匯集到原始的海洋中；經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期累積，相互作用，在適當(dāng)條件下就形成了一些大分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)等；大分子物質(zhì)在原始海洋中，不斷地相互作用，經(jīng)過(guò)艱難、曲折、長(zhǎng)期的歷史歲月，大約在地球形成后10億年左右，逐漸形成了原始的生命。 　　板書(shū)：5．無(wú)機(jī)小分子→有機(jī)小分子→有機(jī)大分子→原始生命 　　教師：同學(xué)們談了這么多有關(guān)生命起源的問(wèn)題，足見(jiàn)大家利用課余時(shí)間查找了很多資料，這一點(diǎn)是非常可喜的。希望大家以后繼續(xù)保持。那么我們現(xiàn)在普遍贊同哪種觀點(diǎn)呢？大家翻開(kāi)書(shū)閱讀課本47頁(yè)到49頁(yè)，請(qǐng)仔細(xì)思考資料分析中的討論題。 　?。▽W(xué)生閱讀，教師督促。） 　　教師：大家通過(guò)閱讀課本，能不能得出結(jié)果呢？ 　　學(xué)生I：地球上的原始大氣中有水蒸氣、氫氣、氨、甲烷、二氧化碳、硫化氫等氣體，但是沒(méi)有生物體賴以生存的氣體——氧氣，而現(xiàn)在的大氣中，氧氣的含量占21%左右。 　　學(xué)生K：原始地球的溫度很高，火山噴發(fā)，熔巖橫流，大氣中又缺少氧氣，所以不存在生命存在的環(huán)境條件。 　　學(xué)生L：隕石中含有構(gòu)成生物體所需要的有機(jī)物，可以為生物體起源于太空這一觀點(diǎn)作證據(jù)之用。 　　學(xué)生M：米勒和其他學(xué)者的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，原始地球上盡管不能形成生命，但能形成構(gòu)成生物體的有機(jī)物，生命的起源是從無(wú)機(jī)物開(kāi)始的這一說(shuō)法就被印證了。 　　教師：米勒是一位偉大的人物，他的實(shí)驗(yàn)證明了無(wú)機(jī)小分子可以合成有機(jī)小分子物質(zhì)，但近年來(lái)，有人不斷地對(duì)米勒的實(shí)驗(yàn)提出了一些疑問(wèn)。可見(jiàn)，任何人、任何事都不能十全十美，只要你去發(fā)現(xiàn)，總存在一些問(wèn)題。 　　從我們的學(xué)習(xí)和探討中，我們可以發(fā)現(xiàn)，人們現(xiàn)在比較認(rèn)同的就是后一種觀點(diǎn)，這種觀點(diǎn)有一個(gè)名字叫做“化學(xué)起源說(shuō)”。 　?。壅n堂小結(jié)］ 　　教師：我想請(qǐng)一位同學(xué)來(lái)給大家總結(jié)咱們這節(jié)課的主要內(nèi)容。 　　學(xué)生N：這節(jié)課我認(rèn)為主要是學(xué)習(xí)生命的起源。我們通過(guò)不同的學(xué)習(xí)方法，在學(xué)習(xí)課本知識(shí)的同時(shí)，又鍛煉了我們的表演能力和其他方面的一些能力，我認(rèn)為這一點(diǎn)是非常重要的。 　　教師：關(guān)于生命起源的問(wèn)題，科學(xué)家們還在進(jìn)行著不懈的探索和努力，大家好好學(xué)習(xí)，也許我們也能成為其中一員。 　?。垤柟叹毩?xí)］ 　　課本51頁(yè)練習(xí)題。 　　●板書(shū)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 地球上生命的起源 　　1．神創(chuàng)論——上帝 　　2．小水滴 　　3．外星球或星際塵埃 　　4．熱泉噴發(fā) 　　5．無(wú)機(jī)小分子→有機(jī)小分子→有機(jī)大分子→原始生命 　　●活動(dòng)與探究 　　1．調(diào)查最近的有關(guān)生命起源問(wèn)題的新觀點(diǎn)、新說(shuō)法，寫(xiě)出調(diào)查報(bào)告。 　　2．搜集不明飛行物的一些有關(guān)知識(shí)，探索地球外的生命。 　　●備課資料 　　1．談?wù)勂婷畹纳F(xiàn)象 　　大自然中的生命，是由各種生物組成的。而各種生物體，又是由有機(jī)物組成的。在這里，生命只是一種現(xiàn)象，一種過(guò)程，它猶如一條奔騰不息的長(zhǎng)河，后浪追著前浪，浩浩蕩蕩地向前流動(dòng)。生物體依靠生殖繁衍，延綿不息，形成了這種波瀾壯闊的生命長(zhǎng)河。 　　自然界中的生命現(xiàn)象，可以說(shuō)是極為普通。舉目周?chē)媸恰案┦敖允恰?。然而，從生物學(xué)的角度來(lái)看，這種熟視無(wú)睹的生命現(xiàn)象，又是我們已知現(xiàn)象中最為復(fù)雜的現(xiàn)象。而人類(lèi)又是這些復(fù)雜現(xiàn)象中最為復(fù)雜的生物體。別的不說(shuō)，單單說(shuō)一說(shuō)生物體的構(gòu)成，就會(huì)讓你墜入云里霧里而百思不解。雖然構(gòu)成生物體的物質(zhì)并不復(fù)雜，但當(dāng)這些并不復(fù)雜的物質(zhì)一旦形成具有生命的生物體以后，卻能反映出各具特色的鮮活生命，從而變得千姿百態(tài)，奇妙無(wú)比。 　　以我們?nèi)祟?lèi)來(lái)說(shuō)，構(gòu)成人類(lèi)的物質(zhì)是一些并不稀罕的物質(zhì)。它除掉70%的水分以外，無(wú)非也就是一些蛋白質(zhì)、脂肪、鈣質(zhì)，以及少量微量元素而已。如果提煉一下，蛋白質(zhì)抵不上幾只雞蛋，脂肪也只不過(guò)能制造兩三塊肥皂，而鈣質(zhì)制成石灰僅能粉飾一間房間，微量元素主要是鐵，平均每人也只有4.5克左右?？删褪沁@樣一些普通物質(zhì)的特殊組成，卻使人類(lèi)擁有情感、思維和智慧，從而使宇宙誕生以來(lái)有了最偉大的創(chuàng)造杰作，以及由此誕生的人類(lèi)文明。這種在自然界中發(fā)生的奇妙現(xiàn)象，令我們?nèi)祟?lèi)在回顧它變化的整個(gè)歷程時(shí)禁不住嘖舌贊嘆！ 　　其實(shí)，早在我們的祖先剛由猿猴進(jìn)化為智人之始，就對(duì)這個(gè)生命的起源問(wèn)題極為好奇，向冥冥蒼穹發(fā)出過(guò)諸多疑問(wèn)。但令人遺憾的是，經(jīng)過(guò)了人類(lèi)歷史的漫漫長(zhǎng)夜，其間雖然不時(shí)提出過(guò)“神的意志”“萬(wàn)物自生”等理論進(jìn)行解釋，但實(shí)踐證明，這些皆系謬誤之說(shuō)，不足征信。時(shí)至近代，最初的生命形式究竟是如何產(chǎn)生的，卻還始終是一個(gè)不解的謎團(tuán)。 　　難道生命的起源將陷入“不可知論”？這當(dāng)然不是。19世紀(jì)70年代，恩格斯在《反杜林論》一書(shū)中，就作出過(guò)生命是由“化學(xué)起源”的正確預(yù)言，并指出：“生命是蛋白質(zhì)的存在形式?！钡笥谒幍哪甏藗儗?duì)生命的物質(zhì)基礎(chǔ)了解不多，因而他也就不能進(jìn)一步解釋。1922年，有人驗(yàn)證他的預(yù)言，在這方面開(kāi)始了真正的科學(xué)研究。一位名叫亞歷山大奧巴林的俄國(guó)化學(xué)家首先涉足其間，并于1938年提出了現(xiàn)代生命科學(xué)的雛期理念，認(rèn)為生命是在一個(gè)脫氧環(huán)境下，由某種高溫稀釋的有機(jī)物經(jīng)過(guò)化學(xué)變化逐漸生成的。射線、火山和太陽(yáng)輻射提供了必要的能量，形成了復(fù)雜的生命體?？上睦碚?，當(dāng)時(shí)并未引起人們的注意。 　　直到1952年，人們才逐漸認(rèn)識(shí)了他，真正的研究熱潮也于此時(shí)才開(kāi)始。畢業(yè)于芝加哥大學(xué)的斯坦利米勒希望驗(yàn)證諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者哈羅德尤里在奧巴林學(xué)說(shuō)基礎(chǔ)上得出的結(jié)論，他進(jìn)行了生命起源的實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)的過(guò)程是用熱水、甲烷、氨、氫和能夠產(chǎn)生火花的電極來(lái)完成的。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的妙處在于產(chǎn)生了大量的碳酸物。如果考慮到氨基酸也是屬于碳酸物的話，那么這個(gè)實(shí)驗(yàn)就非同小可。因?yàn)榘被崾墙M成蛋白質(zhì)的基本單位，而蛋白質(zhì)又是生物體的主要組成物質(zhì)之一，是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。因此米勒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引起了軒然大波。9年后，西班牙人霍安奧羅在休斯敦大學(xué)又合成了生物體內(nèi)能量?jī)?chǔ)存、復(fù)制和傳遞遺傳信息的主要物質(zhì)基礎(chǔ)——脫氧核糖核酸和核糖核酸的基本物質(zhì)之一的腺嘌呤。于是，關(guān)于生命分子產(chǎn)生的奧秘開(kāi)始顯露端倪。 　　特別是現(xiàn)在，科學(xué)家正以生命的密碼——基因和生命的基本結(jié)構(gòu)單位——細(xì)胞為基礎(chǔ)，通過(guò)揭示生物組織形態(tài)和功能的漸變，正試圖一層層地揭開(kāi)這個(gè)千古之謎：生命是物質(zhì)的特殊組成形式，是物質(zhì)周而復(fù)始的變化過(guò)程，是物質(zhì)在一定地球時(shí)空尺度上的有序運(yùn)動(dòng)。 　　當(dāng)然，關(guān)于生命起源的研究，還迷霧重重。因?yàn)樯肿拥漠a(chǎn)生，究竟是在地球上形成的，還是來(lái)自于外太空？但不管是哪一種學(xué)說(shuō)，對(duì)地球是如何由無(wú)生命的世界邁向有生命的世界，卻都已有不少“唯物”的依據(jù)。這就是通過(guò)研究遠(yuǎn)古時(shí)代的巖石，實(shí)際上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了三個(gè)明顯的痕跡：疊層石、生命形態(tài)與現(xiàn)在的單細(xì)胞生物很相近的真正的微生物化石，以及一種很特別的碳元素…… 　　2．生命是從哪里來(lái) 　　“人類(lèi)起源”是科學(xué)家最為重視、又最難以回答的大問(wèn)題，也是20世紀(jì)困擾科學(xué)家的七大“最不可思議”的問(wèn)題之一，我國(guó)科學(xué)家也把它列入21世紀(jì)期望得到解決、或者接近解決的100個(gè)科學(xué)難題之中。 　　地球上32億年前就有生命 　　2000年8月，據(jù)英國(guó)一期《地理》雜志報(bào)道，澳大利亞科學(xué)家新近發(fā)現(xiàn)了全球年代最久的滲入巖石中的油滴，當(dāng)被紫外線照射時(shí)，包含油滴的礦物微粒就會(huì)發(fā)出熒光。油滴中發(fā)現(xiàn)的碳?xì)浠衔镆欢ㄊ堑厍蛟缙谀撤N生物腐爛后的遺留物，其生存的時(shí)間大約是32億年以前。 　　這一發(fā)現(xiàn)顯示，能夠形成油滴的微生物體在地球形成早期已普遍存在。也就是說(shuō)，形成油滴的細(xì)菌可能是地球上最早的“居民”，而這些小油滴是從澳大利亞境內(nèi)一個(gè)富含硫磺的古老噴泉形成的巖石中提取出來(lái)的，因此那噴泉很可能就是“地球上初期生命的搖籃”。生命在陸地上出現(xiàn)的年代對(duì)科學(xué)研究具有非常重要的意義，它將為研究地球上氧氣的變化情況及臭氧層的形成提供新的證據(jù)。 　　這個(gè)發(fā)現(xiàn)說(shuō)明，在地球誕生至今長(zhǎng)達(dá)46億年中，至少在32億年之前，甚至40億年或更早的歲月里就有生命存在。那么，這地球上的生命是怎么來(lái)的？是“自然發(fā)生”的，還是“從天外來(lái)”的？千百年來(lái)，各個(gè)國(guó)家，各種觀點(diǎn)，都有充滿神話色彩的說(shuō)法。 生命到底能不能“自然發(fā)生” 　　1867年，法國(guó)科學(xué)家巴斯德做了一系列簡(jiǎn)單而精密的實(shí)驗(yàn)，證明了生命不能自然產(chǎn)生，哪怕是腐朽的有機(jī)物里，也不會(huì)“自然發(fā)生”出生命來(lái)。在排除了宗教和神話傳說(shuō)之后，人們只有設(shè)想，地球上的生命是從地球以外來(lái)的。 　　以后，人們對(duì)太空還有了進(jìn)一步了解，知道了星際空間不但是真空，而且嚴(yán)寒，還充滿了紫外線、宇宙線。這些條件對(duì)生命的存在十分有害，人們還專門(mén)制造出紫外線來(lái)殺死和抑制微生物呢，怎么能設(shè)想生命可以在毫無(wú)遮掩的茫茫太空中生存呢？“生命外來(lái)說(shuō)”也陷入了危機(jī)。 　　1871年，英國(guó)科學(xué)家達(dá)爾文認(rèn)為，生命可能起源于一潭充滿有機(jī)化合物的溫暖池水，再經(jīng)過(guò)千萬(wàn)年的孕育，然后轉(zhuǎn)化出簡(jiǎn)單的有機(jī)體來(lái)。有科學(xué)家認(rèn)為，生命可能起源于40億年前的高溫環(huán)境，或許就在海底火山的熱流附近。他們已從美國(guó)黃石河的嗜熱生物身上找到“活”證據(jù)，這些生活在88℃高溫的含硫淤泥中的單細(xì)胞生物，以鐵、硫化物和其他“臟”東西為生，是已知的最原始、最古老的生命形式。正是這些極微小的單細(xì)胞嗜熱生物，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的時(shí)間演化出地球的生命。 　　揭示生命之謎的戲劇性發(fā)展，開(kāi)始于對(duì)原始地球大氣的一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)。1952年，美國(guó)芝加哥大學(xué)的一位年輕研究生斯坦萊米勒做了一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)：在一個(gè)大燒瓶里裝上氫、氨和甲烷，用來(lái)模擬地球的原始大氣，并用電極在這種氣體中造成電火花，模擬當(dāng)年那些巨大的閃電；在另外一個(gè)燒瓶?jī)?nèi)裝上水，保持沸騰，用來(lái)模擬當(dāng)年那高溫的海洋；然后用兩條管道把這兩個(gè)燒瓶上下連接起來(lái)，讓這些混合氣體周而復(fù)始地在“天、地”之間循環(huán)。 　　一個(gè)星期后，上邊那個(gè)裝有“原始大氣”的燒瓶?jī)?nèi)壁附著了一層紅褐色的膜，這是一些分子量較大的碳?xì)浠衔?；下邊那個(gè)“原始海洋”中竟含有常見(jiàn)于蛋白質(zhì)中的四種氨基酸，還有蟻酸、醋酸和尿素等。不少人重復(fù)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，都得到了相似的結(jié)果。 地球生命“外來(lái)說(shuō)”的新支點(diǎn) 　　不久前，一個(gè)由10位來(lái)自歐美國(guó)家的天文學(xué)家組成的專家小組提出，比地球小，并且離太陽(yáng)更遠(yuǎn)的火星，早在地球冷卻前，就已經(jīng)適合生命的存在。這個(gè)小組成員、瑞典皇家技術(shù)學(xué)院的資源學(xué)者米萊考茨基說(shuō)，火星先于地球出現(xiàn)生命，我們?nèi)祟?lèi)的祖先很可能是某種形式的“火星人”。 　　美國(guó)科學(xué)家曾對(duì)一塊在南極洲發(fā)現(xiàn)的火星隕石進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)這塊土豆大小的隕石內(nèi)部有微小細(xì)菌留下的化學(xué)痕跡。通過(guò)磁場(chǎng)分析表明，該隕石上嵌有以長(zhǎng)鏈形式排列的磁化晶體，而這些長(zhǎng)鏈只可能是由曾經(jīng)具有生命的有機(jī)物體形成。這些磁化晶體長(zhǎng)鏈的存在表明，這塊隕石上有過(guò)大量的細(xì)菌，同時(shí)也暗示了這種細(xì)菌可能曾經(jīng)存在于火星之上。這些長(zhǎng)鏈暗示了生物的起源，況且隕石內(nèi)部的溫度與其脫離火星前沒(méi)有多大差別，未能超過(guò)40℃，而這個(gè)溫度是不能殺死大多數(shù)細(xì)菌的。因此，科學(xué)家們認(rèn)為，火星的生命形式是很容易到達(dá)地球的。 　　1967年4月，一艘“勘測(cè)者3號(hào)”無(wú)人飛船在月球表面軟著陸了。當(dāng)它完成為登月宇航員探路的任務(wù)后，只得作為“歷史文物”，默默地用三條長(zhǎng)腿站在月球上。 　　三年之后，宇航員康拉德和比恩拜訪了這個(gè)寂寞的“勘測(cè)者3號(hào)”。他們剪斷電線拆下了它的攝像機(jī)帶回地球。科學(xué)家意外地發(fā)現(xiàn)，在攝像機(jī)電路系統(tǒng)內(nèi)的一小塊聚氨基甲酸酯泡沫塑料中竟成功地培養(yǎng)出一批細(xì)菌。這批細(xì)菌和人類(lèi)氣管中找到的微生物屬于同一類(lèi)型，由于攝像機(jī)的外殼隔開(kāi)了宇航員，他們不會(huì)沾染這塊泡沫塑料，因此，結(jié)論是，細(xì)菌是在地球上孳生，在一個(gè)本來(lái)不利的環(huán)境里，因有攝像機(jī)的保護(hù)，竟能生存1000多天。 是災(zāi)變?cè)斐缮摹按蟊l(fā)”嗎 　　人類(lèi)是否來(lái)自猴子？現(xiàn)在，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為，猴子在地球上第一次出現(xiàn)的時(shí)間，大約在4000多萬(wàn)年前。這個(gè)原始的物種，我們稱它為舊世界猴，它們很快進(jìn)化成新世界猴。舊世界猴沒(méi)有進(jìn)化成人，但是有科學(xué)家認(rèn)為，人類(lèi)是沿著舊世界猴這條線發(fā)展而來(lái)的。大約距今1500萬(wàn)年前，地球上出現(xiàn)了類(lèi)人猿（現(xiàn)存的以長(zhǎng)臂猿為代表），后來(lái)再演化到以亞洲褐猿、非洲大猩猩和黑猩猩為代表的高等類(lèi)人猿。 　　然而，中國(guó)學(xué)者的最新研究結(jié)果，對(duì)這一進(jìn)化論提出了挑戰(zhàn)。中科院南京古生物研究所研究員金玉玕在2000年7月號(hào)的美國(guó)《科學(xué)》雜志上發(fā)表研究論文說(shuō)，地球上自6億年前出現(xiàn)生物以來(lái)，曾發(fā)生6次重大的生物滅絕事件。6500萬(wàn)年前恐龍滅絕最為著名，但規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的一次發(fā)生在2.5億年前，這是一次超級(jí)大滅絕，海洋生物的種類(lèi)降低一半，占領(lǐng)海洋近3億年的主要生物從此消失，讓位于發(fā)展至現(xiàn)代的新生物門(mén)類(lèi)；陸地上兩棲類(lèi)和爬行類(lèi)的2/3滅絕了；昆蟲(chóng)自3.9億年前出現(xiàn)后遭遇第一次、也是演化史上唯一的一次大滅絕，生態(tài)系統(tǒng)徹底更新。 　　這項(xiàng)研究提出了古生代和中生代之交的生物大滅絕為爆發(fā)性，它動(dòng)搖了分期滅絕的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。這一觀點(diǎn)對(duì)達(dá)爾文學(xué)說(shuō)提出挑戰(zhàn)，達(dá)爾文認(rèn)為生存競(jìng)爭(zhēng)時(shí)演化和滅絕的影響比自然環(huán)境的作用大得多。而這項(xiàng)研究顯示：正常條件下的適應(yīng)演化并不能抵御災(zāi)難性環(huán)境帶來(lái)的滅絕。顯然，大滅絕促使統(tǒng)治種類(lèi)死亡，并為新種類(lèi)的發(fā)展提供機(jī)遇，使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)得以重新組織。 　　無(wú)獨(dú)有偶，如今移居瑞士的許靖華博士，在投身地質(zhì)學(xué)、海洋學(xué)、地球物理學(xué)、環(huán)境學(xué)的研究達(dá)半個(gè)世紀(jì)之后，寫(xiě)了一本《大滅絕》的書(shū)，書(shū)中以探索6500萬(wàn)年前恐龍滅絕的原因，向達(dá)爾文的進(jìn)化論提出了挑戰(zhàn)。他認(rèn)為達(dá)爾文的“適者生存”說(shuō)是“沒(méi)有意義”的。他從自己的科研中得出的結(jié)論是：“如果大多數(shù)物種的滅絕是由災(zāi)變引起的，那么決定生物生死存亡的將是機(jī)遇而不是優(yōu)越性?！币?yàn)榭铸堅(jiān)诘厍蛏戏Q霸的時(shí)日它也是“適者”，但小行星撞擊地球的災(zāi)變一發(fā)生，它就成了“不適者”。 　　因此，許博士說(shuō)，我們應(yīng)該換一個(gè)角度看問(wèn)題。他認(rèn)為，誠(chéng)然是災(zāi)變?cè)斐闪丝铸埣捌渌锏拇鬁缃^，但也正是災(zāi)變?cè)斐闪松摹按蟊l(fā)”，地球歷史上幾次生物的“大爆發(fā)”都是在災(zāi)變后發(fā)生的。他把給地球造成巨大災(zāi)難的“天外來(lái)客”，稱做是地球生命的“開(kāi)路者”。他的觀點(diǎn)是，在地球生命的歷史長(zhǎng)河里，我們?nèi)祟?lèi)是在一個(gè)非常偶然的情況下得以存世的幸運(yùn)兒。 　　如果這個(gè)結(jié)論是正確的話，一些關(guān)心人類(lèi)命運(yùn)前途的人不免感到沮喪。因?yàn)榭茖W(xué)家告訴我們，地球生命的歷史本來(lái)就是演化和滅絕的歷史。所幸“適者生存”給了我們無(wú)限的希望：我們?nèi)祟?lèi)有其他生物無(wú)法類(lèi)比的“優(yōu)越性”，我們可以通過(guò)主觀的努力使自己比其他生物更適合生存。因?yàn)?，能使地球生命大?guī)模滅絕的撞擊事件，發(fā)生的概率是以千萬(wàn)年計(jì)的。但是，如果我們既不應(yīng)用科學(xué)手段加以防范，又不善待我們賴以生存的地球，善待地球上所有的生物，那么，很可能在“天外來(lái)客”還沒(méi)有讓我們變成地球上的“不適者”之前，我們自己就把自己的“球籍”開(kāi)除了。 　　3．米勒的實(shí)驗(yàn) 　　1953年，生物界發(fā)生了兩件大事。一是James Watson和Francis Crick發(fā)現(xiàn)了去氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋結(jié)構(gòu)，揭開(kāi)了生物遺傳的秘密。另一件事是米勒（Stanley L．Miller）從無(wú)機(jī)物中制造了氨基酸等重要的生命所必需的物質(zhì)，被認(rèn)為是支持生命由無(wú)機(jī)物逐漸進(jìn)化而來(lái)的“無(wú)生源論”的重要科學(xué)證據(jù)。 　　米勒當(dāng)時(shí)是芝加哥大學(xué)的研究生。他模擬人們認(rèn)為的在生命出現(xiàn)以前的原始地面氣層的成分，在一個(gè)燒瓶中加入氫氣、甲烷和氨等還原性氣體和水蒸氣。將燒瓶密閉后插入兩支電極，通電后可以產(chǎn)生電火花。七天后，他從燒瓶中收集到一些有機(jī)物，其中竟有幾種氨基酸！他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果轟動(dòng)了科學(xué)界。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是由氨基酸組成的；按恩格斯的說(shuō)法，“蛋白質(zhì)是生命存在的形式”。有了蛋白質(zhì)，生命的產(chǎn)生就指日可待了。因此，人們以為米勒的實(shí)驗(yàn)所揭示的也許就是生命從無(wú)機(jī)物起源過(guò)程中的重要一步，證明生命是進(jìn)化而來(lái)的。40多年來(lái)，米勒和其他人用類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)方法，利用不同的能源，如紫外光、高溫、震動(dòng)波等，從還原性氣體中獲得了更多種類(lèi)的氨基酸、葡萄糖、核糖，以及核酸所含的幾種羧基等生物體內(nèi)的重要有機(jī)物。 　　然而米勒的實(shí)驗(yàn)并不像當(dāng)時(shí)許多人預(yù)想的那樣，拉開(kāi)了創(chuàng)造生命的序幕。相反，對(duì)米勒的實(shí)驗(yàn)的意義，人們提出愈來(lái)愈多的質(zhì)疑，比如，關(guān)于反應(yīng)物的濃度問(wèn)題。米勒實(shí)驗(yàn)中所加入的反應(yīng)物（各種還原性氣體）的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原始?xì)鈱又羞@些氣體的實(shí)際濃度。反應(yīng)物濃度低，則這種由無(wú)機(jī)物生成有機(jī)物的合成反應(yīng)就難于進(jìn)行，或者一旦合成后立即又會(huì)分解。 　　有人指出，按米勒和他的同事們所假設(shè)的原始?xì)鈱迎h(huán)境計(jì)算，米勒實(shí)驗(yàn)中制成最多的甘氨酸的分解速度比合成速度快，因此在原始大氣層中形成的甘氨酸的97%在抵達(dá)地面之前就分解了，剩下的少量甘氨酸要擴(kuò)散到三十英尺深的深海中才不致被紫外光破壞。 　　再則，有人推算，米勒實(shí)驗(yàn)中的電火花在兩天內(nèi)提供的能量相當(dāng)于原始地球表面四千萬(wàn)年所接受的能量的總和。也就是說(shuō)，米勒在燒瓶中觀察到的化學(xué)反應(yīng)，在實(shí)際原始?xì)鈱又惺请y于發(fā)生的。 　　李志航博士指出，“怪不得連從事此項(xiàng)研究的Brooks與Shaw兩人都得承認(rèn)：‘這些實(shí)驗(yàn)宣稱是無(wú)生物的合成結(jié)果，實(shí)際上卻是借助有高度智慧與活生生的人精心設(shè)計(jì)而成功的。’”堅(jiān)持進(jìn)化論觀點(diǎn)的美國(guó)國(guó)家科學(xué)院在1984年出版的一本書(shū)內(nèi)也坦誠(chéng)地說(shuō)道：“我們能不能有一天研究出導(dǎo)致生命來(lái)源的化學(xué)進(jìn)化過(guò)程？這個(gè)問(wèn)題可能沒(méi)有答案。就算一個(gè)活細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室里制造出來(lái)，仍不能證明自然界在數(shù)十億年前采用同樣的步驟”。 　　另外，許多生命所需的物質(zhì)都有旋光性（光通過(guò)這些物質(zhì)時(shí)會(huì)被折射）。糖類(lèi)都是右旋的，生物所必需的二十種氨基酸全是左旋的。但米勒等人得到的氨基酸卻是右旋和左旋各占一半。由對(duì)等的左、右旋的氨基酸變成全部左旋的氨基酸，很難用隨機(jī)機(jī)制來(lái)解釋。 　　然而，米勒實(shí)驗(yàn)遇到的最嚴(yán)重挑戰(zhàn)卻是關(guān)于原始大氣層的性質(zhì)問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái)人們認(rèn)為原始大氣是還原性的，沒(méi)有氧氣存在，由無(wú)機(jī)物合成氨基酸等的實(shí)驗(yàn)也是在無(wú)氧狀態(tài)下進(jìn)行的。如果有氧氣存在，這種合成作用或者不能發(fā)生，或者分解作用超過(guò)合成作用。 　　近一、二十年來(lái)關(guān)于原始巖石及太空研究的資料指出，地球的大氣層中不一定含有大量的甲烷、氨氣等還原性氣體，而且有含氧的可能性。特別值得指出的是，無(wú)人駕駛的海盜號(hào)（Viking）太空船在火星登陸后發(fā)現(xiàn)，火星沒(méi)有生物存在，但火星卻有氧化性的氣層。因此，地球的原始?xì)鈱又泻醯目赡苄允遣荒芘懦摹ｋm然對(duì)于大氣中含多少氧氣才能完全阻止氨基酸等有機(jī)物的形成尚無(wú)定論，若地球的原始大氣層中確實(shí)含有氧氣的話，米勒等人的實(shí)驗(yàn)的意義就當(dāng)完全重估了。 　　4．病毒和生命的起源 　　病毒是我們現(xiàn)在所了解的最簡(jiǎn)單的生命類(lèi)型，大小是17～300納米。從本質(zhì)上說(shuō)，病毒不能看作是細(xì)胞，它只是由核酸和蛋白質(zhì)分子所構(gòu)成的微小顆粒，核酸分子攜帶遺傳信息，蛋白質(zhì)包圍著核酸分子，構(gòu)成它的衣殼。一些學(xué)者認(rèn)為：病毒是最簡(jiǎn)單的前細(xì)胞生命類(lèi)型，地球最早的生命類(lèi)型可能跟病毒類(lèi)似。 　　但由于：①病毒的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且規(guī)則，跟任何原始生命類(lèi)型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)有很大差別；②病毒都不能在細(xì)胞外實(shí)現(xiàn)生命活動(dòng)和繁殖，它們只有寄生類(lèi)型；③許多病毒DNA侵入寄主細(xì)胞后插入寄主細(xì)胞的DNA分子中，一起復(fù)制和增殖，有些RNA病毒在侵染后還能通過(guò)反向轉(zhuǎn)錄為DNA實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。因此大多數(shù)生物學(xué)家認(rèn)為，病毒可能是長(zhǎng)期營(yíng)寄生生活的原核生物退化形成的次生類(lèi)型，而不是原始類(lèi)型。鑒于它可能成為寄主DNA的插入部分，有些學(xué)者還認(rèn)為它們可能是細(xì)胞中能獨(dú)立存在的片段，可能是“正在找尋歸宿的一小片遺傳物質(zhì)”，而不是生命進(jìn)化的原始類(lèi)型。