最初的生命是怎样形成的
根据科学的推算,地球从诞生到现在,大约有46亿年的历史。早期的地球是一个很炽热的球体,地球上的一切元素都呈气体状态。那时地球上是绝对不会有生命存在的。地球上最初的原始生命是在原始地球条件下,由非生命物质,在极其漫长的时间里,经过四个阶段的化学进化过程,一步一步演变而成的。
1.从无机小分子物质生成有机小分子物质
原料:原始大气中的各种成分。
能量:大自然不断产生的含有极高能量的宇宙射线、强烈的紫外线和频繁的闪电等。
1953年,美国芝加哥大学的学者米勒及其助手在实验室内首次模拟原始地球在雷呜闪电下将原始大气合成小分子有机物的过程。米勒等人设计的火花放电装置如课本的图中所示。他首先把200毫升水加入到500毫升的烧瓶中,抽出空气,然后模拟原始大气成分通入甲烷、氨、氢等混合气体。将入口玻璃管熔化封闭,然后把烧瓶内的水煮沸,使水蒸气驱动混合气体在玻璃管内流动,进入容积为5升的烧瓶中,并在其中连续进行火花放电7天,模拟原始地球条件下的闪电现象,再经冷凝器冷却后,产生的物质沉积在U型管中,结果得到20种小分子有机化合物,其中有11种氨基酸。这11种氨基酸中,有4种氨基酸——甘氨酸、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸,是天然蛋白质中所含有的。
继米勒的工作后,不少学者利用多种能源(如火花放电、紫外线、冲击波、丙种射线、电子束或加热)模拟原始地球大气成分,均先后合成了各种氨基酸,以及组成生物高分子的其他重要原料,如:嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖、核苷、核苷酸、脂肪酸等。由此可以看出:在原始地球条件下,原始大气成分在一定能量的作用下,完全可以完成从无机物向简单有机物的转化。(需要说明的是:新近的发现已令有的人对此结论产生了一些怀疑。有的科学家认为,早期地球上的任何CH4、NH3和H2S都会迅速被紫外线辐射所分解,释放出的H2多数也会逃逸到太空中,根据目前的理论,早期大气的主要成分是水蒸汽、CO2、CO、N2等气体,可能还有一些游离氢。)
由于火山爆发的同时,使地壳不断地隆起或下陷,形成了山峰或低地,后来,当地表温度下降后,散布在原始大气里的、达到饱和状态的水蒸气遇冷形成雨水而下降,流到低地就形成原始海洋。氨基酸等小分子有机物经雨水作用最后汇集在原始海洋中,日久天长,不断积累,使原始海洋含有了丰富的氨基酸、核苷酸、单糖等有机物,为生命的诞生准备了必要的物质条件。
2.化学进化过程的第二阶段:从有机小分子物质形成有机高分子物质
原始海洋中的氨基酸、核苷酸、单糖、嘌呤、嘧啶等有机小分子物质经过极其漫长的积累和相互作用,在适当条件下,一些氨基酸通过缩合作用形成原始的蛋白质分子,核苷酸则通过聚合作用形成原始的核酸分子。生命活动的主要体现者——原始的蛋白质和核酸的出现意味着生命从此有了重要的物质基础。
美国学者福克斯认为,原始海洋中的氨基酸可能被冲洗到火山附近等温度高于水沸点的热地区,它们在那里蒸发、干燥和聚合,产生的类蛋白又被冲回海洋,进一步发生其他反应。他在实验室内将多种纯氨基酸混合,在无水条件下加热至160—200℃,几小时后就得到具有某些天然蛋白质性质的类蛋白。(原始的蛋白质和核酸与现代生物中的蛋白质和核酸并不一样,它们又经过若干亿年的不断演变,以至结构越来越完善,功能越来越复杂,才形成像现在的蛋白质和核酸的高分子化合物。)以后又有人模拟原始地球条件,用核苷酸等小分子有机物合成类似天然核酸的物质。
3.化学进化过程的第三个阶段:从有机高分子物质组成多分子体系
以原始蛋白质和核酸为主要成分的高分子有机物,在原始海洋中经过漫长的积累、浓缩、凝集而形成“小滴”,这种“小滴”不溶于水,被称为团聚体或微粒体。它们漂浮在原始海洋中,与海水之间自然形成了一层最原始的界膜,与周围的原始海洋环境分隔开,从而构成具有一定形状的、独立的体系。这种独立的多分子体系能够从周围海洋中吸收物质来扩充和建造自己,同时又能把小滴里面的“废物”排出去,这样就具有了原始的物质交换作用而成为原始生命的萌芽,这是生命起源化学进化过程中的一个很重要的阶段。但这时还不具备生命,因为它还没有真正的新陈代谢和繁殖等生命的基本特征。
团聚体假说 这一假说是由原苏联学者奥巴林提出的。奥巴林等人把均匀、透明的白明胶(一种动物蛋白质)的水溶液与阿拉伯胶(一种多糖)的水溶液混合在一起。用显微镜观察,可以看到:原来均匀、透明的胶体溶液变得浑浊了,继而出现了具有明显界膜的小滴,奥巴林把这种小滴称为团聚体。由于发现这种团聚体可以表现出合成、分解、生长等生命现象,奥巴林等人认为团聚体可能是原始生命形成过程的一个重要阶段。
最初的生命是原始海洋中的多分子体系在海水和空气的作用下形成的原始界膜。这种界膜与外界发生物质交换进行新陈代谢并且能够自我繁殖,这样就产生了生命。
简单的说:无机物(主要是氢.H和碳.C) 有机物(j甲烷。CH4等) 生物大分子(氨基酸等) 单细胞生物 多细胞和复杂生物生命的进化过程大致是这样,那这样说生命最初是由氢元素和碳元素构成的。
最初的生物因该是一些在原始海洋里生成的厌氧菌
地球上的最最最原始的生命是如何产生的 什么条件下产生的
答: 地球上最原始的生物实际上就是RNA,这比任何原核细胞拉,真核细胞拉都要早, 总而言之来之于地球当时环境中的化学反应.
地球生命的形成
在40亿年前的地球水环境中,原子组合成分子,形成新的四力平衡体,而且地球在形成过程中,已聚合了极多的星际有机分子,这些分子组合成大分子,利用彼此的引力场和反引力场来寻找合适的组合对象。大分子、分子、原子三间也是依靠彼此形成的力场来寻找合适的组合对象,形成新的复杂四力平衡体,其中引力场起到远距吸引作用(5-20个原子直径),这也就限制了大分子在大范围获得所需的组合对象,因此大分子彼此组合成一种能移动的组织形式,即最原始的海洋微生物。能移动的大分子团主要采用定向释放电磁力的方法,逐渐发展成能在水中游动的原始组织,因此它们能获得大量所需的食物(四力平衡体),并在体内积存了一些分子,这些分子在原始微生物母体力场导引下,组合成与母体相似的新微生物,这些原始微生物实质上就是一些复杂大分子团形成的四力平衡体,这也是生物基因复制的雏形。
这些大分子团还不是现代意义上的蛋白质与核酸的聚合体,只是多种氨基酸、核苷、磷酸、碳水化合物及其它一些有机小分子的无序聚合体,当核苷和磷酸组成成核苷酸,并逐渐形成核苷酸链,这些核苷酸链形成的力场就对周边的氨基酸形成力场束缚作用,进而组装出肽链。或者先由多种氨基酸组合成肽链所形成的力场对周边的核苷酸形成力场束缚作用,进而组装出核苷酸链,随着形成的肽链和核苷酸链越来越长,分子量越来越大,最终形成核酸和蛋白,核酸与蛋白的形成是彼此相互作用的产物,是同时产生的。
笔者认为,如果融合奥巴林的团聚体理论、福克斯的类蛋白微球理论和赵玉芬的“核酸与蛋白共同起源”理论,就能较清楚解释地球有机生命的起源。
上述“大分子团”就相当于团聚体或类蛋白微球,只不过其中有机物成分更复杂一些,除了多种氨基酸外,还有构成核苷酸链的组件(核苷、磷酸)及一些如碳水化合物之类的有机分子。
有机生命的产生过程大致分为三步:先是原始地球简单的无机化合物形成原始的有机物质(碳氢化合物及其最简单的衍生物),二是在第一步基础上,逐渐发展为复杂的有机化合物(糖、核苷酸、氨基酸)和它们的聚合物多糖、核酸和蛋白质,以及其它有机物质,三是随着地球上自然条件的演变,上述物质进行复杂的相互作用,最后产生具有新陈代谢特征、能生长、繁殖、遗传、变异的原始的有机生物。
在各种“类太阳系”的类地行星上,其拥有的碳、氢、氧、氮、硫、磷等有机生物演化必需的化学元素都是相同的,地球有机生物的演化模式在其它类地行星上也适用,那些外星有机生物必然经历从RNA到DNA,从单细胞到多细胞的演化过程。因为在36—40亿年前的地球上,各种有机生物进化繁演模式之间进行着激烈地竞争,最终是最具适应力的RNA繁演模式胜出,这种模式从单一的源扩展到全球,其它有机生物繁演模式被淘汰。也就是说,地球上最初的有机生物繁演模式是最佳的,这种模式可以推广到宇宙中其它类地行星上;当然,核苷酸和氨基酸的种类可能有所不同,而且由于类地行星环境各有不同,有机生物此后的演化之路是大相径庭的,特别是在DNA的基因编码与蛋白质种类上是丰富多彩、千奇百怪的。
各种生物DNA中都有很多不表达的、似乎无用的基因,但生物的进化是非常注意节约的,在生物体最重要的部位(DNA)却有如此多的无用之物,这是不合常理的。笔者认为,这些“无用基因”实际上是“备用基因”-+,这些都是生物经过35亿年进化的结晶,它伴随着生物经历了无数风雨(如生存环境、食物来源的变化),这是生物的最大财富,正是这些“备用基因”使生物具有极强的适应力,保留这些旧的基因编码比重新建立要快速得多,使生物具有更强的适应力,也许当地球某些区域极度干旱时,某些哺乳动物会重新演化出爬行动物的抗旱鳞片,也许在未来的水世界中,某些陆地动物会重新演化出鳃。在人类新生儿中,会出现一些反祖现象,如多毛、长尾巴,这是因为在胚胎的基因复制过程中出错,将某段“备用基因”表达出来。
生物进化的原动力就是为了维持自身的复杂四力平衡,不断地从外界获取所需的四力平衡体(能量、营养)。在竞争中,大分子团比小分子团有竞争力,因为前者的力场强,单细胞生物又比大分子团有竞争力,多细胞生物比单细胞生物有竞争力;能先敌发现的生物更有竞争力,因此进化出眼睛,有锋利牙齿或爪子的生物更有竞争力,体积大的生物更有竞争力,因为他们在搏斗中产生的电磁力大。随体积增大,它们发展出一种通讯机制,使体内的大小分子团能充分协同,因此进化出神经系统和原始的脑;能学会捕食技巧的生物更有竞争力,因此进化出更大容量的脑。复杂的竞争环境促成生物进化。
地球生物圈就是几百亿种四力平衡体互相竞争、互相协同的统一体。地球微生物之所以进化出植物和动物两大类不同的四力平衡体,是因植物和动物夺取的是不同类型的小四力平衡体,两者是互补的,即食草动物夺取的是植物的四力平衡体,食肉动物夺取的是食草动物的四力平衡体,而微生物夺取的是植物、动物的四力平衡体,植物则吸收经微生物分解后的四力平衡体,这就构成一种循环,三者都有生存的空间。动物、植物、微生物实质上就是一种聚合了几万――几亿亿个大分子团的“集成四力平衡体”,这种联合的目的就是为了更好地夺取外界的四力平衡体,这是生物进化的原动力。生物体就象一种联合作战的分子集团军,各种分子各司其职,部分分子聚合成接收可见光的眼睛,用于寻找有用的四力平衡体(食物),部分分子聚合成能定向释放电磁力的肌肉,用于捕获食物,部分分子聚合成神经细胞,用于联络机体内各种协同作战的分子兵团(组织、器官),部分分子聚合成消化系统,将捕获的各种“集成四力平衡体”(动物、植物),分解成可供体内分子使用的小分子(氨基酸、糖等)。生物体获得的各种四力平衡体也由各种分子合理分配。
在行星上只要有液态水存在,加上碳、氮、磷等元素,就能形成有机分子,并进一步聚合成最原始的生物,而宇宙大部分恒星的最终产物正是上述化学元素,星际中飞舞着极多的生命种子—“有机分子”,另外一小部分大质量恒星最终产生的是金属类重元素,也是生物进化所必需,宇宙及生命的演化是经过设计的,这就是宇宙程序。
宇宙就是一种超级的信息处理交换系统,在运行奇子级、引力子级、粒子级、原子级、分子级、生物级程序的过程中,各种信息编码(引力子、反引力子、粒子、原子、分子)进行着非常频繁的交换和处理,在协同和自组织中演化出纷纭复杂的宇宙万物,生物体可说是这种信息处理交换系统的一种小集成,它们频繁地输入宇宙中的各种粒子、原子、分子、引力子、反引力子,经复杂处理后,转换成对自身有用的信息编码(如各种生化反应),获得有用能量,维持生物级程序的运行,并将无用的编码通过各种渠道排泄出来(肺、皮肤、排泄口)。生物进化是生物基因程序通过与外界的粒子级、原子级、分子级、引力子级程序的信息交换来实现的,当自然环境发生变化,即上述宇宙程序的协同运行环境发生变化,生物基因程序通过接收上述程序的信息编码(粒子、原子、分子、引力子、反引力子),使部分生物基因发生变异,修改生物基因程序,以适应新的自然环境,即新的宇宙程序协同运行环境,形成生物的进化。
自然界中的自组织、协同现象,本质上就是众多四力平衡体从竞争(混沌)中逐渐建立秩序的过程。
自然界的有些混沌现象是因地球引力场使地球自转,而使地球上的流体(如水、空气)呈现螺旋形运动。分子、原子、粒子世界出现的混沌现象是因微观物质中的各种引力场和反引力场的相互干扰造成的。
经济学、社会学领域的混沌现象,是因地球上的每一种物质如动物(人)、植物、微生物、矿物、水、空气都是四力平衡体,这种混沌现象与生物体内的混沌现象是类同的,将人比作生物体内的每种分子,将城镇比作细胞、器官、组织,将道路比如血管,将政府比作中枢神经系统,将地球的自然资源比作生物体所需的能量和营养,差别在于每个人都拥有独立思考的大脑,而生物体内的分子却没有,所以社会的运行不及生物体有序。
地球生命是如何起源与进化的?
在地球形成之后开始是没有生命的,经过了一个漫长的化学演化,大气中的有机元素氢碳氮,氧硫磷的自燃,实际中的各种能源的作用下合成了有机分子,这些有机分子进一步合成变成生物单体。目前关于生命起源是通过化学进化过程的说法,已经为广大学者所承认,并认为这个化学进化过程可分为4个阶段。
第1阶段从无机小分子生成有机小分子的阶段。生命起源的第1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2个阶段是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,核糖酸等有机小分子物质经过长期累积相互作用,在适当的条件下,通过缩合作用和聚合作用,形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。
第3个阶段从生物大分子物质组成多分子体系,前苏联学者280提出团聚体假说,它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,它们能自动的浓缩聚集为分散的球状小片,这些小弟就是团聚体,人们认为团具体可以表现出合成分解生长,生殖等生命现象。
列入团机体具有类似于摩尔那样的边界,其内部的化学特性显著的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。第4个阶段是有机多分子体演变为原始生命,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最有决定性意义的阶段,目前人们还不能在实验室里验证这一过程。
生命是如何诞生的(我是指有机物变成单细胞生物)?
化学进化:在原始地球条件下由无机物逐渐演变为原始生命体的过程。这个化学进化过程大致可分为下列四个阶段。 (1)由无机小分子物质(如氢、氨等)生成有机小分子物质(如氨基酸、含氮碱基、核糖或脱氧核糖等)。这个方面已为越来越多的模拟原始地球条件的实验所证明(见米勒模拟试验)(火山喷出气体,原始大气在闪电下发生化学反应)。 (2)从有机小分子物质形成生物大分子物质。在原始还原性大气中生成的生物小分子(如氨基酸等)被雨水冲淋,溶解于原始海洋中,这些生物小分子要进一步变为生物大分子(如氨基酸变为蛋白质),就必须脱水缩合;目前比较可信而又可用实验证明的主要有两种:①以色列科学家卡特恰尔斯基(A. Katchalsky)认为,原始海洋中的氨基酸是在某些特殊的粘土(原始地球和现在都有这样的粘土)上缩合成多肽的。 ②日本科学家赤崛四郎等提出一个能绕过“脱水缩合”这道难关的“聚甘氨酸理论”来说明多肽链的形成。他们认为,在原始大气中产生的甲醛与氨和氰发生反应,能生成一种名叫“氨基乙酰氰”的有机物,这种物质能够聚合,然后水解,生成聚甘氨酸(即多个甘氨酸聚合在一起所形成的多肽链),最后经过侧基(R)的变化而得到由各种氨基酸残基组成的蛋白质. (3)从有机高分子物质组成多分子体系。蛋白质和核酸等有机高分子物质,在原始海洋中越积越多,在一定条件下(如高温和适当的pH等),它们相互作用,能形成多分子体系,有界膜与周围环境隔开,呈大、小不等的球状,在原始海洋中漂浮。这种设想亦已得到了初步的实验证明。 (4)从多分子体系演变为原始生命。这是生命起源最关键的一步,目前还未能在实验室里验证这一过程。从理论上讲,这一步的实质就是以蛋白质和核酸为主要成分的多分子体系,要产生生物膜和遗传物质,进而慢慢形成有机生命体(最开始应该是病毒)
地球生命进化史:从单细胞生命到人类出现,我们的祖先竟然是条鱼
文章标题: 请问原始地球中生命现象如何诞生 有机生物是如何从无机物中诞生
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