科学家研究生命起源或生物进化的小故事

在生命起源的研究中，科学家开展了哪些探究性实验

生命起源的研究史 自古以来，人类对生命源自何处就充满了好奇，一代又一代的哲学家，博物学家，科学家等学者持续思考着这个问题。本文简单地介绍了人类对生命起源问题研究的阶段性成果，包括“神造说”、“自然发生说”、“化学起源说”，以及“宙生说”。 【生命起源的创造论(或神造说)】 创造论否认一切的事物是自然形成的说法。它认为哪怕是正在呼吸的空气，也是需要被创造才得以产生。目前人类正在面临各种自然资源枯竭,生态平衡被破坏而带来的各种灾难的情况下，对大自然的驾驭更是感到无能为力。 人类无能为力的时候，还能做什么呢?唯有依靠神。这不是愚昧，而是人的本能就是这样。在《圣经》上说，“起初，神创造天地。...全部

  生命起源的研究史 自古以来，人类对生命源自何处就充满了好奇，一代又一代的哲学家，博物学家，科学家等学者持续思考着这个问题。本文简单地介绍了人类对生命起源问题研究的阶段性成果，包括“神造说”、“自然发生说”、“化学起源说”，以及“宙生说”。
   【生命起源的创造论(或神造说)】 创造论否认一切的事物是自然形成的说法。它认为哪怕是正在呼吸的空气，也是需要被创造才得以产生。目前人类正在面临各种自然资源枯竭,生态平衡被破坏而带来的各种灾难的情况下，对大自然的驾驭更是感到无能为力。
  人类无能为力的时候，还能做什么呢?唯有依靠神。这不是愚昧，而是人的本能就是这样。在《圣经》上说，“起初，神创造天地。”。人类是否真的与上帝有着密切的关系恐怕只有到上帝来审判这个世界的时候才能知晓。
  我们不能否认创造论，因为目前还没有什么科学可以证明它是否是真正的真理。【生命起源的自然发生说】 又称“自生论”或“无生源论”，认为生物可以随时由非生物产生，或者由另一些截然不同的物体产生。如中国古代所谓“肉腐出虫，鱼枯生蠹”、亚里士多德说的“……有些鱼由淤泥及砂砾发育而成”。
  中世纪有人认为树叶落入水中变成鱼，落在地上则变成鸟等。 自然发生说是19世纪前广泛流行的理论，这种学说认为，生命是从无生命物质自然发生的。如，我国古代认为的“腐草化为萤”(即萤火虫是从腐草堆中产生的)，腐肉生蛆等。
  在西方，亚里士多德(公元前384~公元前322年)就是一个自然发生论者。有的人还通过“实验”证明，将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中，静置于暗处，21天后就会产生老鼠，并且让他惊讶的是，这种“自然”发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。
   18世纪时，意大利生物学家斯巴兰让尼(1729~1799年)发现，将肉汤置于烧瓶中加热，沸腾后让其冷却，如果将烧瓶开口放置，肉汤中很快就繁殖生长出许多微生物;但如果在瓶口加上一个棉塞，再进行同样的实验，肉汤中就没有微生物繁殖。
  斯巴兰让尼认为，肉汤中的小生物来自空气，而不是自然发生的。斯巴兰让尼的实验为科学家进一步否定“自然发生论”奠定了坚实的基础。 1860年，法国微生物学家巴斯德设计了一个简单但令人信服的实验，彻底否定了自然发生说。
   【生命起源的化学起源说】 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。
  化学起源说将生命的起源分为四个阶段(米勒实验)。 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。
  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著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。图7团聚体简单代谢示意图第四个阶段，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。
  目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。 【生命起源的宇宙生命论(或泛生说)】 这一假说提倡“一切生命来自生命”的观点，认为地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球，即“地上生命，天外飞来”。这一假说认为，宇宙太空中的“生命胚种”可以随着陨石或其他途径跌落在地球表面，即成为最初的生命起点。
  现代科学研究表明，在已发现的星球上，自然状况下是没有保存生命的条件的，因为没有氧气，温度接近绝对零度，又充满具有强大杀伤力的紫外线、X射线和宇宙射线等，因此任何“生命胚体”是不可能保存的。这个假说实际上把生命起源的问题推到了无边无际的宇宙中去了，同时这个假说对于“宇宙中的生命又是怎样起源”的问题，仍是无法解释的。
   【生命起源的宇生说】 这一假说认为，地球上最早的生命或构成生命的有机物，来自于其他宇宙星球或星际尘埃。持这种假说的学者认为，某些微生物孢子可以附着在星际尘埃颗粒上而落入地球，从而使地球有了初始的生命。
  但我们知道，宇宙空间的物理条件，如紫外线等各种高能射线以及温度等条件对生命都是致命的，而且，即使有这些生命，在它们随着陨石穿越大气层到达地球的过程中，也会因温度太高而被杀死。因此，像微生物孢子这一水平的生命形态看来是不大可能从天外飞来的。
  但是，一些学者认为，一些构成生命的有机物完全有可能来自宇宙空间。1969年9月28日，科学家发现，坠落在澳大利亚麦启逊镇的一颗炭质陨石中就含有18种氨基酸，其中6种是构成生物的蛋白质分子所必须的。
  科学研究表明，一些有机分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子可以在星际尘埃的表面产生，这些有机分子可能由彗星或其陨石带到地球上，并在地球上演变为原始的生命。【生命起源的热泉生态系统】 生命的起源可能与热泉生态系统有关，这是20世纪70年代以来，部分学者提出的观点。
  20世纪70年代末，科学家在东太平洋的加拉帕戈斯群岛附近发现了几处深海热泉，在这些热泉里生活着众多的生物，包括管栖蠕虫、蛤类和细菌等兴旺发达的生物群落。这些生物群落生活在一个高温(热泉喷口附近的温度达到300 ℃以上)、高压、缺氧、偏酸和无光的环境中。
  首先是这些化能自养型细菌利用热泉喷出的硫化物(如H2S)所得到的能量去还原CO2而制造有机物，然后其他动物以这些细菌为食物而维持生活。迄今科学家已发现数十个这样的深海热泉生态系统，它们一般位于地球两个板块结合处形成的水下洋嵴附近。
   热泉生态系统之所以与生命的起源相联系，主要基于以下的事实: (1)现今所发现的古细菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中，这种环境与热泉喷口附近的环境极其相似; (2)热泉喷口附近不仅温度非常高，而且又有大量的硫化物、CH4、H2和CO2等，与地球形成时的早期环境相似。
   由此，部分学者认为，热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质，而且还可以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响，因此热泉生态系统是孕育生命的理想场所。但另一些学者认为，生命可能是从地球表面产生，随后就蔓延到深海热泉喷口周围。
  以后的撞击毁灭了地球表面所有的生命，只有隐藏在深海喷口附近的生物得以保存下来并繁衍后代。因此，这些喷口附近的生物虽然不是地球上最早出现的，但却是现存所有生物的共同祖先。 2008年3月12日，美国国家科学研究理事会公布的一份最新报告确定了推动地质学和行星科学需要优先解答的十个问题。
  这些问题旨在反映地球科学在21世纪初面临的重要科学挑战，指出了地球科学的现状，如何取得既定目标，以及未来发展的方向等。美国加州大学伯克利分校地球化学教授、起草这一报告的委员会主席唐纳德·德帕罗表示:“过去20年各方面均取得了不小的进步，我们现在能通过微观和宏观角度研究这一问题，给地球勾画一副更为美好的蓝图，比如识别矿物质中的个别原子，或观测大陆漂移和山体变高。
  为使这一领域继续前进，我们应回顾历史，提出更为深刻的根本问题，比如地球和生命的起源，行星结构和动力学，生命和气候的联系等等。”生命起源的问题人类一直没有找到满意的答案，探索还在继续着。收起