生命起源与演化史
生命的起源及演化
• 1、生命的化学进化
• 生命的化学演化大体经历了三个阶段。
• （1）从简单分子到生物小分子－偶然论
的胜利。
• 1953年美国的一位名叫米勒的研究生，模拟地球
早期状态，经过八天八夜，合成了构成氨基酸等有机 物质。现在认为，地球还原性原始大气中的氢、甲烷、 氨、水等简单小分子，在阳光、雷电、宇宙射线和其 他自然力的作用下，合成了氨基酸、核苷酸和单糖等 构成生命必不可少的生物小分子。
的小几率事件。按照生物学若贝尔获奖者莫 诺的话来说，生命的产生是“撞大运”的结
果。
• 解开生命产生之迷的第一步，是探究具有自催化、 自复制性质的生物大分子（如RNA、DNA和蛋白
质）是如何从生物小分子之中产生的。这一过程 大体经历了以下几步：
• i 具有催化功能的生物小分子的产生。
E
S
P
ii 催化连条的产生。
• 4）生物进化的自组织
•
美国生物学家斯图亚特.考夫曼将
自组织理论应用于生物学中，提出了
进化地形的NK模型，用于解决上述问 Nhomakorabea。•
在生物进化地形的NK模型中，N
代表一个生物体内的基因数量。每个
基因都有两个等位基因，分别为1和0。
其中，1可能代表长腿，0代表短腿等
等。用K来表示一个生物种内基因中的
上位成对基因的相互依赖程度。
• 3）生物进化论的困境
• ①不能解释物种的非连续性突然爆发。 例如，寒武纪物种的大爆发。
• ②无法说明生态系统的秩序与和谐。例 如，象人脑、鹰眼之类的精密器官，象 生物的共生、竞争等的奇妙现象。
• ③无法说明进化速率的不同。例如，一 方面存在着几亿年停滞不前的活化石， 另一方面存在着几百年便发生了显著变 化的物种。
生命起源与发展——生命的进化历程
生命起源与发展——生命的进化历程生命是宇宙中最神奇的存在之一。
它有始有终，具有自组织、自调节和自适应等生命特征。
寻找生命起源和追溯生命进化历程，一直是人类科学家感兴趣的问题。
通过科学实验和化石记录，我们可以看到生命从何处开始，并了解我们的进化历程。
1. 生命起源生命的起源始于化学物质的组合。
化学反应一直存在，但生命产生的化学反应具有特殊的属性。
经过漫长的时间，一些无机分子形成了生命的有机分子。
在这些分子中，复杂的碳氢化合物、脂肪酸、氨基酸和核苷酸等逐渐出现。
这些分子在适宜的条件下会彼此结合，形成生命分子。
现代生命的核酸和蛋白质是这个起源的结果。
在海洋原初地球上，外部环境比现在更有利于生命分子的生成。
海洋压力、温度、流动和化学组成都是助推生命起源的因素。
如今，生命起源笼罩着许多谜团，但科学家们仍在继续努力解开这一谜题。
2. 单细胞生物时期根据现有化石证据，生命的轨迹表明其演变的速度非常缓慢，且是一个非常脆弱的过程。
对于最初的生命，它们是最小的细胞，仅有一些基本的细胞器。
这种生命形式被称为原核细菌。
与之不同的是，其他生物体同属真核生物，在它们的细胞中发现了生命进化步伐的关键。
在生命起源后的数亿年间，细胞发生了急剧改变，形成了不同形态和结构的细胞。
最初的生物体非常小，只能以分子的方式获取食物和能量，然后逐渐进化出摄取固态食物的能力。
接着，它们演化成真正的有机体，进一步发展形成了生命进化的基本分支。
3. 多细胞生物时期多细胞生物时期是生命历史上的一个重大阶段。
一个细胞组成的生物体，势必会局限于其单一的优势，这迫使生命向多种形式的进化，产生草原食草动物，水生动物等，它们演变成更复杂的生物。
多细胞生物有着更多的细胞类型，使其能够完成特定的功能，并发挥不同的生理功能。
这为生物体的生存增加了可靠性，从而提高了其适应环境的能力。
同时，生物的多样性也得到了进一步的加强，演化出了更多种类、形态和特征的生命。
4. 生命的未来生命的演化是复杂的，并没有一个确定的方向。
生命的起源及演化
生命的起源及演化大约在46亿年前地球形成，那时的地球上是没有生命存在的。
在生命未出现之前，地球是一片荒凉的世界。
随着生命的出现和不断演化，地球才逐渐显现生机，形成了一个由多种物种组成的繁荣的生态世界。
生命的演化经历了从无到有，从少到多，从低级到高级的发展过程。
最初的地球是一个以无机物质为主的世界，生命的起源经历了从无机到有机，再由有机到具有原始生命特征的复杂有机体这样不断递进的过程。
生命起源的第一步是从无机小分子物质形成有机小分子物质的过程。
在距今大约36亿多年前。
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）。
第二个阶段是从有机小分子物质生成生物大分子物质。
随着氨基酸、核苷酸这类有机小分子物质的不断产生和聚集，它们构成了一种新的物质环境。
这些有机物分子根据其特性，在适当条件下（如吸附在粘土上），通过缩合作用或聚合作用，它们进一步结合成更复杂的有机分子，形成了原始的蛋白质分子、多糖和核酸分子。
第三个阶段，从生物大分子物质组成多分子体系。
有机大分子的不断形成也为更加复杂物质结构出现提供了条件，当由有机大分子构成的新环境形成后，这些有机大分子之间构成了更加复杂的关系形式。
随着蛋白质和核酸等有机高分子物质的聚集，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，凝聚成新的物质关系结构，这种新的物质结构具有了新的属性。
从多分子体系演变为原始生命，这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。
我们可以推测，生命体是在有机大分子聚集的环境下发生综合聚变反应的结果，反应条件包括适宜的温度、压力以及一些微量元素的存在，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自我复制的原始生命，产生了能够不断地进行自我更新的、结构更加复杂的多分子体系，这就是具有初步生命特征的原始生命。
生命的起源和演化：探究生命的奥秘
生命的起源和演化：探究生命的奥秘在人类的漫长历史中，生命一直是一个神秘而充满探究的话题，数百年来，科学家们一直在尝试解开生命的奥秘。
在本文中，我们将深入了解生命的起源和演化，探讨我们如何解释生命的奇迹。
一、生命诞生的探究生命何以诞生？这是人类考古学和科学领域永无止境的话题之一。
人们最初想到的就是上帝创造了没事儿干的人类，但现代科学已经为我们提供了许多关于生命起源的理论。
1、原始海洋生命起源论在20世纪初，一位格鲁吉亚人，科学家及哲学家奥波昂·欧帕兹认为，生命的起源是从化学反应中产生的。
他的实验表明，原始大海中，存在着一些简单的有机物质，这些有机物质可以在无氧环境中发生发酵，生成氨基酸、脂肪酸和碳水化合物等，还可以产生核苷酸和蛋白质分子，这些物质是构成生命的重要组分。
欧帕兹的实验在一定程度上使得“陆上起源生命”的结论接受程度上受到了很大的影响。
2、间谍RNA生命起源论在欧洲和美国，生命的起源问题成为一个新的物理学、化学和生物学领域的发展热点之一。
1953年，英国科学家维克托·S.莱纳特和美国科学家约翰·W.克里基合作，共同提出了RNA世界学说。
该理论认为，生命起源于RNA。
最初生命起源的基本环节是无机化合物中的一种自我复制的分子——RNA。
RNA拥有自我复制、存储遗传信息、单一分子兼容等能力，可以看作是DNA的先驱。
一旦RNA开始自我复制，一系列的化学反应就发生了。
这些化学反应产生了更多的RNA和必要的有机化合物，最终演化为细胞。
3、祖先人变成现代人的话题在生命起源的探究中，有几个关键的问题是如何解释人类的起源、人类的意识和文明。
关于这些问题的解释取决于不同的学科领域。
比如古人类和恐龙在分子上的关系，此前的研究提出了类似化石证据的存在。
二、生命的演化探究1、被冰冻了两亿年的原始生命2010年，在南极风暴山脉的下面，发现了一个叫“Vostok”的冰底湖，里面的水被冰冻了两亿年。
生命起源及其演化的历程
生命起源及其演化的历程生命起源是一个极其复杂而又神秘的领域，一直是学术界争论不休的话题。
然而，无论从哪个角度来看待这个话题，都可以得出一个结论：生命起源是一个亿万年的演化历程。
本文将从化学起源、生命的原始形态、单细胞生物、多细胞生物等角度来探究生命起源及其演化的历程。
一、化学起源根据地球学家的研究得出，地球是在约45亿年前诞生的，而最早的生命形式还要追溯到大约36亿年以前。
那么，在生命出现之前，地球上的环境究竟是怎样的呢？当时的地球温度极其高，海洋水温达100℃以上，地球表面气温也极高，有些甚至达到1000℃以上。
同时，当时的大气成分也与现在大不相同，以氨、甲烷、水蒸气和二氧化碳为主。
在这样的环境下，生命的出现显得更加难以想象了。
然而，生命实际上是从"无机世界"中演化而来的。
最早的生命形式不是有生命力的细胞，而是一些非常简单的分子，如氨、甲烷、硫、铁等。
这些分子在大气和海洋中发生了一系列化学反应，最终基本配成了生命体能够使用的氨基酸和核苷酸等分子。
二、生命的原始形态经过这样的加工处理，这些分子逐渐形成了细胞膜和DNA等分子，这就是生命在化学上的构建。
然而，生命不是单纯的化学反应之和，它还有自己特有的动态体系，即所谓的生命起源的演化。
最早的生命形式，或者说是生命起源时的原始形态，是由一些类似细胞的单分子体构成的。
这些"囊泡"状的分子能够吞噬外界的分子，并对其进行代谢，从而获取能量和物质。
不过，在其进化演化的过程中，这些单分子体逐渐演化成了最早的真细胞。
而这些真细胞由于没有细胞壁，难以抵御环境中的压力和各种侵蚀，很快就被淘汰。
三、单细胞生物直到后来，生命起源跨越到了另一个阶段：单细胞生物的演化。
最早的单细胞生物，是由大量单雏菜轮虫状的原始细胞构成的。
这些单细胞生物通过吞噬异生的其他细胞，不断地消耗和更新生命，也逐渐演化成为了现在生命发展的基础。
四、多细胞生物多细胞生物的演化史相对比较曲折。
第七篇 生命的起源和进化
2、比较解剖学证据
对不同种群生物的个体解剖结构进行比较。 在一些不同种群生物中，某些器官即使行使不同功能， 它们在解剖结构上也具有相同或相似性，反映出这些生 物之间具有的亲源关系和从某个共同祖先进化来的轨迹。 这些器官被称为同源器官。 如：蝙蝠的翅、鲸的前鳍和哺乳类的前肢以及人的手臂。
原始的较大的原核细胞可以吞入较小的原核细胞，被吞入的原核细胞通过 内共生变成了细胞器。内共生学说认为，原来被吞入的需氧的细菌可变为 线粒体，被吞入的具叶绿素和光合作用功能的蓝细菌变成了叶绿体，如此， 便逐渐完成了向真核细胞的进化。
“内共生学说”的实验支持
生物细胞间的内共生现象是存在的。
好氧细菌与线粒体，蓝细菌与叶绿体在大小、膜的组成及膜蛋白的运转作 用等方面具有相似性。 线粒体与叶绿体内部含有环状DNA，这一点也与好氧细菌和蓝细菌相同。
真核生物细胞要比原核生物细胞复杂得多，复杂的真核细胞表现了细胞内 区域的高度组织性，细胞内各种分化的细胞器都有明确的分工和相互合作。 具有膜包被的细胞器即区域高度组织性的真核细胞是如何从较简单的原核 细胞进化来的呢？
真核细胞的内膜系统是原核细胞的外膜向内折入而发展起来的。 线粒体和叶绿体等细胞器的形成： “内共生学说”。
第七篇
生命的起源和进化
第一章 生命的起源
一、生命的起源
1、生命起源的早期学说
（1）神创论——上帝创造万物，最后造成人。 （2）自然发生说——生命是从无生命物质自然发生的。
“腐草化为萤”; “鹅树学说”
（3）生源论——生命来自生命。 F.Redi的实验； L.Spallanzani的实验；巴斯德的“鹅颈瓶实验”
何以解释生物大绝灭这一历史现象呢？有迹象表明， 在地球的历史上可能发生过灾变。例如，白垩纪末期发生了 以恐龙为代表的集群绝灭事件，而白垩纪上界的粘土层中出 现了元素铱(Ir)的异常富集。这种铱异常富集的粘土层分布 很广，而且层位很稳定。铱元素在地球上含量是很少的，但 在陨石中含量却很高。 1980年，L．Alverez等人据此对白垩纪末的集群绝灭 作了这样的解释：地球在6500万年前，受到脱离轨道的、直 径约10 km的小行星的撞击，造成大面积的尘埃云，遮蔽了 阳光，引起长达3个月至6个月的黑暗，光合作用停止，食物 网破坏，因而恐龙及其他食物网的上层生物绝灭。
生命的起源与演化
• 至此，我们得到了两个宏观时间指向： • 热力学第二定律描述的是孤立系统的退化 演化。 • 生物进化论描述了开放系统的进化演化。 • 此外，值得注意的是热力学第二定律具有 时间箭头，且与常识与实验相吻合，因而 是更基本的自然规律。与之相比，存在物 理学也许只是近似的自然定律。罗彭斯相 信，未来的量子引力学应该具有时间箭头， 应该与热力学第二定律相对应。
• （2）从生物小分子到生物大分子－偶然 论的失效。 • 美国生物学家斯图亚特计算过，依赖于生物 小分子之间的偶然碰撞，生命产生的几率 只有大约1040000分之一，而整个宇宙的 时间也不过1018秒，而宇宙中的原子数 只有1060个。因此，若生命是由偶然碰撞产
生的话，那的确是一个难以让科学家所接受 的小几率事件。按照生物学若贝尔获奖者莫 诺的话来说，生命的产生是“撞大运”的结 果。
• 如果时间悖论仅仅是科幻作家们的想入非非倒 也罢了，但如果真的存在这就意味着广义相对 论有局限性。爱因斯坦对此机制认真研究， • 按照广义相对论，时间和空间在引力场附近弯 曲。据计算，时空会在黑洞附近会被严重弯曲。
• 据此，爱因斯坦和 罗森于1935年提出 了一个由黑洞进入 白洞出来的时空隧 道又称“虫洞”， 这就是著名的爱因 斯坦－罗森桥。 • 爱因斯坦和罗森的 研究成果激发了人 类的想象力。也对 广义相对论提出挑 战。 • 但1955年爱因斯坦 得出结论——时空 旅行不可能。
E
S S P
E A
P B E
A
P E
B
E A E 以符号
来表示。 I
自催化循环是 一个稳定的结构， 只要有富能的底 物S的源源不断地 供给，它就能不 断地自我复制。
E I
I E I
（3）由生命大分子到原始生命
原始生命的起源与演化历程
原始生命的起源与演化历程人类一直以来都追寻着生命的起源，尝试解读生命的本质。
然而，追溯到生命的起源，我们却很难得出确切的结论。
据科学研究，地球上最早的生命形式诞生于约38亿年前的原始地球上。
那么，原始生命的起源与演化历程是什么样子的呢？一、生命起源的学说关于生命起源，科学界提出了不同的学说，分别是化学进化学说、地质与化学进化学说、天体生命起源学说、外源说等。
其中，化学进化学说认为最早的生命形式是通过一系列的化学反应而诞生的。
这一说法得到了现代学派的广泛支持。
而地质与化学进化学说则是认为，生命的起源与地球原始环境的特殊性密切相关。
对于天体生命起源学说，一些学者认为生命是被宇宙射线激活后在地球上产生的。
而外源说则认为，生命是从外太空中袭来的。
二、早期生命的演化史生命产生之后，随着时间的推移，它也在不断地进化。
在这个过程中，生命形式越来越复杂，越来越多样化。
最早的原核生物出现在约37亿年前。
这些生物是单细胞的，没有明显的细胞器和真核结构。
此后，约15亿年前，真核生物开始出现。
真核生物具有明显的细胞器和真核结构，并分化出了真核细胞和叶绿体。
在此基础上，叶绿体继续进化为相对独立的蓝藻细胞。
而细胞内共生现象使得蓝藻细胞进化出了叶绿体，形成了植物类生物。
随着生物的不断演化，越来越多的生物种类在地球上出现。
约5亿年前，生命出现了显著的分化，大量家族消失，恐龙和特大型动物类结构出现。
现今，地球上已知的生物种类超过了150万种。
三、生命的演化机制生命的进化是由遗传变异所驱动的。
遗传变异是指生命体内基因的自发突变，同时通过遗传基因在下一代中传递，推动生命不断进化。
在这个过程中，自然选择起着至关重要的作用。
适应环境的生物能够更好地繁殖，繁殖下一代时会传递他们适应环境的优良基因，这也意味着适应环境的基因会逐渐留存下来。
与此同时，对于环境不适应的基因，生物体会逐渐淘汰它们。
这样，环境适应性较强的生物将会有更多的机会生存下来。
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生命起源简史与早期生命的演化
生命是世界上很奇妙很独特的东西，不论是古人还是现在的我们都对自己本身的由来以及生命的起源有着浓厚的好奇心，都试图去了解生命起源与进化的全部过程。
这学期很荣幸的选上了《生命起源与演化史》这门课，在老师的带领下初步领略了生命起源与演化的神秘过程。
在浩渺无垠的宇宙，地球只不过是亿万星球中的普通的一颗，然而在这个星球上却发生着生命起源与演化的过程。
地球诞生于46亿年前，而第一个生命出现在38亿年前，可以看到从地球诞生到第一个生命出现经历了漫长的时间，这是因为地球在其形成的早期，没有适合生命生存的条件，那时地球的大气成分和现在的大不一样，缺氧、缺氮，大部分气体都是二氧化碳、甲烷、氨、硫化氢和氯化氢等，这种条件是不适合生命生存的，而且那时的大气层很稀薄，经常会受到小行星的撞击和宇宙射线的侵扰，再加上当时地球频繁的火山和地震活动，不可能会存在生命的迹象，那时的地球就是个人间地狱。
随着地球温度的逐渐降低，大气中的水蒸气陆续凝结，原始海洋的出现为生命的诞生奠定了重要的基础。
约在38亿年前，水中开始有了生命的活动，出现了最原始的原核细胞生物——菌类和蓝绿藻，至于最早的生命是如何来的，化学演化说给出了它的说法：原始地球上的某些无机物在来自闪电和太阳辐射的能量作用下，逐渐变成了原始地球上的第一批有机分子。
这个理论的依据在于美国一位研究生所做的实验，1953年，美国芝加哥大学的研究生米勒用实验验证了这一假说，米勒将甲烷、氨气、氢气混合在接有正负电极的容器中将加热沸水产生的水蒸气通入容器，通电反应一周用冷凝水冷凝并接收反应产物，结果共生成20种有机物，其中11种氨基酸中有四种是生物蛋白质中所含有的，米勒当时才23岁。
于是我们可以知道生命物质化学演化的过程：无机小分子演化为有机小分子演化为大分子演化为多分子体系演化为原始生命。
具有原始新陈代谢和自我繁殖能力的原始生命的诞生，标志着生命起源化学进化阶段的结束，生命的演化开始进入生物演化阶段。
然而，地球上的生命由原核细胞生物进化为真核细胞生物却用了18亿年的时间，大约在20亿年前，地球上开始出现了由真核细胞组成的生物。
如此漫长的时间令我们无法想象生命的进化竟是如此的艰难。
最先出现的真核生物依然是藻类，它们的光合作用能力更加强大，不断地释放氧气和消耗二氧化碳，使得地球上的游离氧不断地增多，地球也开始向富氧的环境发展，绿色藻类的大量繁殖，更加快了大气和海洋环境的变化，地球变得更易于生命生存，生命开始出现欣欣向荣的景象。
最早的动物化石出现在前寒武纪晚期。
软躯体后生动物在震旦纪冰期之后得到突发性的迅猛发展，在距今7亿～6亿年间成为海洋生物的统治者。
进入寒武纪（距今6亿年）后，软躯体后生动物衰退，带壳后生动物随之兴起。
这一生物发展阶段出现了发生在澳大利亚著名的埃迪卡拉动物群，作为生物演化的产物，埃迪卡拉动物群可能是一个不成功的例子，因为它的演化只经历了一段时间，
而且几乎没有留下任何的后代，这也算是生物演化过程的一次摸索和尝试。
大约5亿到6亿年前，地球进入寒武纪早期，大量的无脊椎动物在短短的几百万年里迅速出现，史称“寒武纪生命大爆发”，对于其发生的原因，现在仍然没有唯一的定论。
三叶虫数量剧增，成为地球上第一个超级生物物种，在寒武纪生命大爆发后2亿多年的时间里，三叶虫依然是生活的比较成功的动物。
最初出现的鱼类叫甲胄鱼，它们中的大多数身体的前端都包着坚硬的骨质甲胄，形似鱼类，但没有成对的鳍，活动能力很差，在澄江动物群发现的昆明鱼也是这个时期的产物。
后来的生物演化既有大发展又有大绝灭，植物的登陆开创了生命发展的新阶段，接着动物也开始向陆地发展，陆地上逐渐出现生命大繁荣大发展的现象，于是我们又知道了后来的恐龙的出现与繁盛以及绝灭，哺乳动物的出现，开花植物的出现，以及人类的诞生等，生命的演化逐渐向高级化、复杂化方向发展，适应环境的能力不断增强。
从生命的起源与演化的过程中可以看到，生物是不断向着让它获得更强的生存能力发展，这是自然的规律，“物竞天择，适者生存”的法则也在其中起着决定的作用。
生命起源与演化的过程就是地球不断发展的过程，生命的起源与演化可以说是一个伟大的奇迹，是十分神奇和值得我们去尊敬和保护的，对地球这一奇迹的发生及原理的探索自然是一个激动人心的事情，也是自然任务之一。
因此保护和合理的开发我们的地球善待我们周围的生命是我们一项重要的任务，对生命起源与演化的研究不仅有利于深入了解自然的规律，揭示生命的奥秘，而且推动自然科学的发展，并无疑对人类的思想史及文明史产生重要影响。