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地球上的生命是怎样发生的?自古以来就有过多种臆测和假说,因此有关生命起源的争论没有穷期。那么,在生命起源的探讨中,主要有哪些学说呢? 19世纪前广泛流行的理论,如我国古代认为“腐草化为萤”“腐肉生蛆”等,认为“生命是从无生命物质自然发生的”。
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。普遍接受的生命起源假说。19世纪时,法国微生物学家巴斯德(LouisPasteur) (1821)—15)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。巴斯德认为,肉汤中的小生物来自空气,而不是自然发生的。他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。 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,而且还可以避免地球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。 这一假说被广大学者普遍接受,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,一步步演变而成。分四个阶段:一是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;二是从有机小分子物质生成生物大分子物质;三是从生物大分子物质组成多分子体系;四是有机多分子体系演变为原始生命。
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宗教创造论(或神造说)
创造论认为世界万物都是由神所创造。比如上帝、阿尔修斯。在《圣经》上说,“起初,神创造天地。
创造论的质疑者认为神造说的根源是类比于人的制造能力,以及对概率论的错误应用。比如某宗教徒用手表自我形成的概率为零必然有造表者来证明人是被创造的。他们认为这种推理的根本错误在于他不懂得自然界普遍存在的自组织现象(如雪花、沙丘在一定条件下自动形成某种规则的形状,这显然不是被某高级主体有意制造的,而且也不能用概率论来推断)。生命体的最根本特征是自组织的,不是被制造的
宇宙生命论(或生命外来论)
这一假说提倡“一切生命来自宇宙”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。
自然发生
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”。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。
化学起源说
化学起源说是被很多学者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。
米勒的实验装置
米勒实验
米勒在他的实验中假设在生命起源之初大气层中只有氢气、氨气和水蒸气等物,其中并没有氧气等,当他把这些气体放入模拟的大气层中并通电引爆后,发现其中产生了些氨基酸,氨基酸是合成蛋白质的基本单元,而蛋白质是生命存在的形式,因此他认为生命从无到有的理论将可以确立了,证明生命是进化而来的。 但米勒的实验也有很多的疑点,例如所使用的能量大小,不同气体的配合等。虽然都产生了氨基酸、醣类等物质,但仍不能证明这就是生命的起源。因为他所假设的大气层不能证明是原始的大气层,所得的结果就是不确定的。米勒本身也承认他的实验与自然界生命起源相距仍很遥远。并且现代科学发现在火星上有氧气存在却没有生命,那么米勒假设大气层中没有氧气存在故没有生命之说就不成立,因此无法证明生命起源是由单细胞进化而来的。