㈠ 简述关于生命起源的一种假说———化学进化论的基本内容,并以事例说明它的正确性
化学进化论
主张从物质的运动变化规律来研究生命的起源。认为在原始地球的条件下,无机物可以转变为有机物,有机物可以发展为生物大分子和多分子体系,直到最后出现原始的生命体。1924年苏联学者奥巴林首先提出了这种看法;1929年英国学者霍尔丹也发表过类似的观点。他们都认为地球上的生命是由非生命物质经过长期演化而来的;这一过程称为化学进化,以别于生物体出现以后的生物进化。1936年出版的奥巴林的《地球上生命的起源》一书,是世界上第一部全面论述生命起源问题的专着。他认为原始地球上无游离氧的还原性大气在短波紫外线等能源作用下能生成简单的有机物(生物小分子),简单有机物可生成复杂有机物(生物大分子)并在原始海洋中形成多分子体系的团聚体,后者经过长期的演变和“自然选择”(即适于当时外界条件的团聚体小滴能保存下来,不适的就破灭了),终于出现了原始生命即原生体。支持化学进化论的实验证据越来越多,现已为绝大多数科学家所接受。
化学进化的基本过程 孕育生命的原始地球 初生地球的地壳薄弱,地球内的温度很高,火山活动频繁,从火山喷出的许多气体构成了原始大气。一股认为原始大气包括CH4、NH3、H2、HCN,H2S、C0、C02和水蒸汽等,是无游离氧的还原性大气。其主要根据是:①射电望远镜无线电波谱分析表明,现在离太阳较远、变化较小的行星如木星、土星等的大气,都是由H2、He、CH4、NH3等组成的还原性大气;②远古沉积岩所含的铁是氧化程度较低的磁铁矿(Fe3O4),而以后生成的“红层”所含的铁则是氧化程度较高的赤铁矿(Fe2O3),这反映了原始大气从还原性向氧化性的过渡现在地球的氧化性大气是蓝藻和植物出现后,通过长期的光合作用逐步形成的。
由于原始大气中无游离氧亦未形成具氧层以阻挡、吸收太阳辐射的大部分紫外线,所以紫外线能全部射到地球表面,成为合成有机物的能源。此外,天空放电、火山爆发所放出的能、地球深处的放射线和宇宙空间的宇宙线以及陨星穿过大气层时所引起的冲击波等,也都有助于有机物的合成。在上述各种能源中雷鸣闪电似乎更
重要,因为它所提供的能量较大,又在靠近海洋表面处释放,那里合成的产物很容易溶于水中。
生命分子的合成 生物小分子的合成 如氨基酸、核苷酸以及脂肪酸等的合成。1952年美国芝加哥大学研究生S.L.米勒,在其导师H.C.尤里指导下,进行了模拟原始大气中雷鸣闪电的实验,共得到了20种有机化合物,其中11种氨基酸中有4种(甘氨酸、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸)是生物的蛋白质所含有的。以后其他学者又进行了大量的模拟实验,或改用紧外线、b射线、高温、强的阳光等作能源,或改换了还原性混合气体的个别成分(如以H2S代替H2O、以HCN代替CH4和H2、或增加CO2、CO等),结果都能产生氨基酸;而用氧化性混合气体代替还原性混合气体进行实验,则不能生成氨基酸。现在组成天然蛋白质的20种氨基酸,除了精氨酸,赖氨酸和组氨酸以外,其余的都可用模拟实验的方法产生。组成核酸的生物小分子多数亦能通过模拟实验形成;如有人用紫外线或g射线照射稀释的甲醛(HCHO)溶液获得了核糖和脱氧核糖;用紫外线照射HCN获得了腺嘌吟和鸟嘌吟;用丙炔腈(N≡C-C≡CH)、KCN和H2O在100℃下加热一天得到了胞嘧啶;将NH3、CH4、H2O和苹果酸与聚磷酸加热至100~140℃获得尿嘧啶;将腺嘌呤及核糖的稀溶掖与磷酸或乙基偏磷酸盐(ethylmetaphosphate)放在一起,用紫外线照射,可生成腺苷;将腺苷、乙基偏磷酸盐封入石英玻璃管中用紫外线照射,可产生出腺苷酸(AMP)等。此外脂肪酸也可通过用高能电子照射碳氢化合物和二氧化碳而获得。
化学进化显然不限于原始地球,在宇宙和其他天体上也会发生。星际分子和陨石中有机物的发现证实了这一点。据L.E.斯奈德报道,到1978年为止己发现星际分子37种,其中80%是有机化合物。星际分子中有大量的甲醛和氰化氢,与米勒放电实验中最初的中间产物相同,当它们与氨反应再经水解就能生成氨基酸。1969年9月坠落在澳大利亚东南部默奇森镇的陨石,经分析发现含有多种氨基酸,其种类与含量同米勒放电实验生成的相当一致。这就表明,原始大气由无机物生成生物小分子不但是可能的,而且这种过程在宇宙间仍在发生。
㈡ 生命的起源-化学进化论证据( ),化学进化过程( ),化学进化论的内容:
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。
按照化学起源说,生命的起源共分四个阶段
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(见下图)。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着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。
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。2010年20日,美国科学家宣布世界首例人造生命———完全由人造基因控制的单细胞细菌诞生,并将它命名为“人造儿”。这项具有里程碑意义的实验表明,新的生命体可以在实验室里“被创造”,而不是一定要通过“进化”来完成。
目前,生命起源的所有四个阶段都可以通过实验得到论证,充分证明了生命起源的化学进化论证据。
㈢ 生物进化的证据
1. 凌乱的化石证据
进化论者常用的一个较为完备的进化谱系证据是脊椎动物序(VERTEBRATE SEQUENCE),包括从鱼类到两栖类,爬行类,鸟类,哺乳动物,直至人的进化。从鱼类到两栖类,曾发现一种叫RHIPIDISTIAN的鱼化石,其骨骼特征类似于两栖类,因此被认为是鱼类到两栖类的过渡类型。但当另一种叫COELACANTH的活化石发现后,这种观点被立即推翻,因为这两种动物在进化谱系中的亲缘关系是极近的,但研究表明,COELACANTH并无任何上岸的可能性。曾经轰动一时的始祖鸟(ARCHAEOPTERYX),曾被视为进化论的铁证,因为它即具有爬行动物的特征,又具有鸟类的特征而被视为一个着名的过渡类型。后来发现,始祖鸟所具有的爬行类特征,如爪和牙齿,在现代鸟类中也存在,如南美洲OPISTHOCOMNSH-OATZIN 和非洲的TOURACOCORYTHAIX。也就是说这个证据并不能用于判定鸟类与爬行类的过渡类型。另外,JENSEN早在1977年《SCIENCE》上发表的论文指出,与始祖鸟同一地层出土的化石被怀疑为近似于现代鸟类动物的股骨,因此,始祖鸟即非“始祖”,也非种间类型。1991年在中国辽宁发现的年代与始祖鸟相同或更早的鸟类化石更加深了始祖鸟的地位危机。
在从猿到人的进化过程中,拉玛古猿(RAMAPITHECUS)具有重要意义。它的下颌骨兼具人类与猩猩的特征,牙床结构类似于人,不具有猩猩的门齿与犬齿,但上下颌的距离与颌骨的长度又近似于猩猩,这被视为是进化论的一个铁证。然而后来在非洲发现的一种狒狒(THEROPITHECUSGLADE)与拉玛古猿具有相同的牙齿及面骨特征,但却被视作一种狒狒。由此可见,这个判据也是模棱两可的。
2. 寒武纪生物大爆炸(CAMBRIAN EXPLOSION)
达尔文对自己理论的最终归宿评价道:“如果可以证明任何复杂的器官不能通过无数的,持续的,微小的改变形成的话,我的理论将绝对失败”。
寒武纪生物大爆炸恰恰提供了一个极好的例证。大约在五亿三千万年前,在短短的几万年内,几乎现在所有生物的门同时出现在地球上。从海洋里巨大的管状蠕虫,甲壳类到较为高级的脊索动物并存。如果进化确如达尔文所言由点滴的,渐进的方式进行,那么数百万年的时间无论如何也不足以完成这一历程。虽然寒武纪之前的多细胞生物化石也有发现,但按进化论的观点,它们与寒武纪生物并无承传关系。现代达尔文主义者STEPHEN J GOULD亦无法解释,称之为“迷中之迷”(ENIGMA OF ENIGMAS),事实上寒武纪生物大爆炸是进化论不可逾越的障碍。
3. 人类的起源
在《物种起源》发表之际,达尔文曾说:“只有人类的进化,怎么都不可能用我的进化论来说明”。
的确,从进化论的观点来看,人类的进化太快了。以人为例,进化论者认为,人类诞生的历程为:南方古猿(AUSTRALOPITHECUS 200万年前) ----原人(代表为BETICONTUROPS 50万年前) ---- 旧人(代表为NEANDERTHALIAN 10万年前)----新人(5万年前) ---- 现代人类(5千年前).在这一过程中,人脑容量以爆炸般的速度增大。而现代人类产生后,进化又仿佛突然消失了,五千年来人的脑容量基本未变。再看脑细胞数量,现代类人猿为10亿个,而现代人类约为140亿个。单从数字上看是增大了14倍,但智力水平却发生着跳跃性的变化,这些证据强烈地暗示:这个进化树是不正确的。这些物种也许根本没有任何亲缘关系,而进化论者只是按时间顺序把它们拼凑在一起而已。
另外,六十年代以来,肯尼亚OLDUVAI峡谷和RUDOCF湖附近地区的考古发现,也给进化论提出了许多反例。1972年出土了一具类人动物的头骨化石,编号为KNM-ER-1470,简称1470号人。按其分类特征,它类似于现代人,属于人属(HOMO GENUS),比南方古猿和直立猿人(HOMO ERECTUS)要进步得多,但它却处于290万年前。1470号人比进化论者所公认的人类始祖南方古猿早九十万年,比直立猿人早二百万年。这从根本上动摇了进化论的证据,成为古人类学中的一件悬案,至今没有一个进化论者能够归属1470号人在进化树中的位置。
(三)胚胎学
与比较解剖学类似,胚胎学从生物发育过程中形态的变化,推论出高等动物的胚胎在发育中重现其进化历程。如人类胎儿在发育之初与猪和鼠的胎儿都具有鳃裂和尾,形态也很相似,其实,这只是表面现象。首先,人类胎儿的“鳃裂”事实上不是鳃裂,而是快速发育的皮肤的褶皱;其次,人类胎儿的尾状结构也绝不是尾,而是神经管。在蛙胎发育过程中的尾状结构亦是神经管。再次,形态这一表象是由基因决定的。较为普遍接受的HOX基因调控理论认为,动物形态虽然丰富多彩,但在分子水平上的调控都是一致的,因此,动物胚胎发育之初形态相似,是由于HOX基因调控水平相同而已。这是近年来发育生物学最为重大的发现之一。也就是说,从形态相似仍不能得出本质亦相似的结论。
二、 不可回避的化学进化
生命产生前在分子水平上的进化(PREBIOLOGICAL EVOLUTION)被称为化学进化。完整意义上的进化论,不仅要回答生命产生后的生物进化过程,而且还要解决生命物质是如何产生的问题。即怎样由简单,无机的小分子进化到复杂,有机的大分子,进而产生生命体。但这个问题被进化论者们故意地回避了。
《DARWIN'S BLACK BOX》一书的作者BEHE教授,对数种有关进化分子生物学的学术期刊(包括JOURNAL OF MOLECULAR EVOLUTION,PROCEEDINGS OF NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES等权威杂志),近十年来所发表的上千篇文章的研究表明,在这方面的进行的工作是零。化学进化被回避的原因很简单,是因为进化论者根本无法回答。流行的观点认为,原始地球拥有还原性大气,含有氮,氢,硫化氢等成份,不含或含少量的氧。大气放电经常发生,原始海洋中水温较高,并有频繁的地质活动,如地震,火山喷发等。基于这种观点,1951年STANLEY MILLER进行了着名的“原始汤”(PREBIOTIC SOUP)实验,他在一个烧瓶中模仿原始地球的环境,用气体放电模拟雷电。实验结束后,在产物中分离到了氨基酸,这个结果轰动了科学界。但更多的问题暴露后,乐观主义渐渐消失了。我们仅举两例,说明他们的困境。
(一)化学选择
所有生物大分子结构均表现为空间上的有序,蛋白质分子除了特定氨基酸的连接外,还能形成Alpha-螺旋(HELIX);Beta-折叠(SHEET)等二级结构;结构域(STRUCTURAL DOMAIN)等三级结构;直至形成四级结构---亚基(SUBUNIT)。双链DNA分子由两条单链组成,除单个核甘酸的连接与氢键作用外,还能形成双螺旋和超螺旋(A-DNA;B-DNA;Z-DNA等),所有这些结构都与该大分子的功能紧密相联。一旦这些结构遭到破坏,该大分子就会失活,所以生物体在合成生物大分子时表现出极高的精确性。
假设第一条具有生命功能的多(月太)链出现在原始海洋中,其序列为A,B,C...(A,B,C...代表天然的人体所需的二十种氨基酸)。其形成的必然条件是:
(1)A,B,C...等具有足够的浓度,这样A,B,C分子才有可能相遇而发生反应。
(2)从氨基酸形成多(月太)的反应是缩聚反应,每步反应会生成一分子水,从化学平衡的原理看,反应需要脱水剂,否则水将抑制该反应。
(3)假设A与B的结合是随机的,而结合C时是选择性的,按热力学原理,这是一个(火商)减的反应,必须得有外界能量的输入。如果以上三个条件全部成立,那么C到底是由什么因素决定而被选择的呢?进化论者只能回答:绝对的随机。但在自然环境中,上述三个条件决不可能同时满足,这个随机过程缺乏先决条件。另外,从科学哲学的角度来看,进化论者的答案是不可能被证伪的(FALSIFIABLE),而且在经验世界中是不可检验的。
BEHE教授在谈到这个问题时举了一个形象的例子,他认为,蛋白质绝对随机,自然地产生,就如同一个人指望把热水,鸡蛋,面粉,糖和可可粉随机放在一起就能产生一个巧克力蛋糕一样荒唐。
(二)光学选择性
生物世界是一个不对称的世界,如果你注意观察过你的手,你会发现左右手在空间上无法完全重合,但左手和右手的镜像却能重合。在化学中这种现象被称之为“手性”(CHIRALITY),几乎所有的生物大分子都是手性的。比如,组成人体的糖类一般是右旋的,而构成蛋白质的氨基酸都是左旋的。而左旋的糖和右旋的氨基酸,几乎不能被人体利用。一般认为,在非手性的环境中不能产生手性化合物,而只能产生外消旋体,即等量的右旋和左旋体构成的混合物。现代不对称合成化学通常采用昂贵的手性催化剂,才能使反应按照人所期望的方向进行,得到单一的手性化合物。在MILLER的实验里,所有得到的氨基酸都是外消旋体。假如还用前文所举的例子A-B-C...序列,又是谁选择了左旋的氨基酸呢?众所周知,最简单的蛋白质是胰岛素--51(月太),那么由自然界随机地从二十种天然外消旋体中选择合成一个51(月太),得到全部由左旋氨基酸构成,具有生物活性的胰岛素分子的几率有多大呢?简单的数学计算可以证明是(1/40)的51次方。而在实践中,其几率是零,根本就不可能发生。MILLER的实验带给进化论者的并不是福音,而是更加剧了其深刻的危机。
进化论发展至今,已经走入了死胡同。它认为人类由偶然中产生,进化即无目的又无方向。进化论者已变成狭隘,自负的信仰者,丧失了科学的探索精神,甚至拒绝对任何进化论体系外的现象进行观察和研究。他们认为科学是研究存在和获取知识的唯一途径,凡是现代科学无法证实的,无法研究的,都是不真实的,进化论就是绝对的真理,他们把自己封闭在一个小圈子里,不愿向外迈出一步。CORNELL大学的WILLIAM PROVINE就断言,根据进化论的结论,人只是复杂的生物机器,没有任何特殊的意义。道德,信仰都不存在,也没有任何自由意志,这完全回到了十九世纪的机械唯物主义,是人类思想的重大倒退。可悲的是,这是信奉进化论的必然结果。
从科学史上看,固步自封只能加速旧体系的崩溃。如今,人类已经步入一个新的世纪,只要人们勇于打破固有的观念与框框,新科学的曙光一定会升起在地平线上。
㈣ 化学进化论的介绍
化学进化论,即主张从物质的运动变化规律来研究生命的起源。认为在原始地球的条件下,无机物可以转变为有机物,有机物可以发展为生物大分子和多分子体系,直到最后出现原始的生命体。1924年苏联学者奥巴林首先提出了这种看法;1929年英国学者霍尔丹也发表过类似的观点。他们都认为地球上的生命是由非生命物质经过长期演化而来的;这一过程称为化学进化。化学进化论在自然科学中是指一种阐释从无机物中产生地球生命起源的理论。在米勒实验——该实验模仿了早期地球的环境,科学家发现通过与生命无关的自然化学反应能够产生被称为“生命原材料”的氨基酸。在生命体中,这些氨基酸组合成蛋白质;而蛋白质的构造则又是由核酸所决定。所以,地球上的生命是如何起源的问题最后就归结为核酸最初是如何产生的。
㈤ 哪些例子可以证明化学进化说的其它阶段
化学起源假说认为,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.化学起源说将生命的起源分为四个阶段:第一个阶段,从无机小分子生成有机小分子的阶段;第二个阶段,从有机小分子物质生成生物大分子物质;第三个阶段,从生物大分子物质组成多分子体系;第四个阶段,有机多分子体系演变为原始生命.即④从无机小分子物质生成有机小分子物质→②从有机小分子物质合成大分子有机物质→③从有机大分子物质聚变为独立的体系→①从独立体系演变为原始生命.
故答案为:④②③①
㈥ 进化的证据都有哪些
生物进化论的证据首先是化石。科学家通过对化石生物与后来的生物进行对比,找出其进化的证据。另一个证据是通过对不同动物相应器官的对比,如人的手和鸟类的翅膀,虽然表面不一样,但结构和起源却相同,来说明人和鸟类在远古时代有共同的祖先。此外,还可以通过对不同生物的胚胎进行研究,找出它们在发育学上的共同祖先和依据。
㈦ 近期进化论的证据。
你要最新的是不可能的了,因为进化论的成立早在一百年前就已经确认了。现在的进化论成就不是对进化论是否成立进行证明,而是对某一个物种或某种进化方式的细节探索。比如前一阵子关于人类进化的,就是在人类进化课题内的发现。
关于进化论的证据,主要有这么几个:
1、化石证据。这是最直观也是比较原始的证据。
2、微观进化的观察。这已经是被明确证明的,即使是反进化论者,也不得不承认的。
3、基因证据。基因研究所显示的结果与化石证据相符
4、同源器官。