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第七单元生物圈中生命的延续和发展
第三章生命起源和生物进化
第一节地球上生命的起源
考点1:研究生命起源的方法——科学推测
1.科学推测
科学推测不是主观的臆断和凭空想象,而是根据已知的事物,通过思维活动,对未知事物的真相提出一定的看法。
2.科学推测的要求
科学推测和一般的推测不同,科学推测有一定的要求:需要有一定的证据作基础;需要有严密的逻辑;需要丰富的联想和想象。
3.地球上生命起源的推测
地球上生命的生存需要有机物和能量,还需要其他的一些条件。关于生命的起源,我们无法亲自观察,也难以得到确凿的证据,但是,我们可以通过有关的研究进行科学推测。据研究发现,构成生物体的每一种元素在自然界中都能找到,没有一种元素是生物体所特有的,由此可以推测地球上的原始生命起源于非生命物质。
考点2:原始生命的起源
1.生命起源的研究
(1)原始地球
①形成时间:地质学研究表明,地球大约是在46亿年前形成的。
②环境条件:刚形成的地球的温度很高,环境与现在的完全不同:天空中或赤日炎炎,或电闪雷鸣,地面上火山喷发,熔岩横流。
③原始大气:从火山中喷出的气体,如水蒸气、氢气、氨、甲烷、二氧化碳、硫化氢等,构成了原始的大气层。
④原始海洋:科学家推测,随着地球温度逐渐下降,原始大气中的水蒸气凝结成雨,降落到地面,在低洼处形成湖泊和河流,最终汇聚成原始海洋。原始海洋是原始生命诞生的场所,是原始生命的“摇篮”。
【注意】原始大气和现在大气的主要区别是,原始大气中没有氧气。
2.米勒实验
(1)米勒的模拟实验
①实验过程:1953年,美国青年学者米勒利用如图所示的装置,将甲烷、氨、氢气等气体泵入一个密封的装置内,通过对烧瓶加热,使水蒸气在装置中流动,接着通过火花放电激发装置中的不同气体发生化学反应,冷凝器部分将反应形成的产物和水蒸气冷却形成液体,流回底部的烧瓶中。
②结果:米勒对通过取样活塞对收集的液体进行分析,结果惊喜地发现,其中合成了多种氨基酸。
③结论:在原始地球条件下,可以产生构成生命的有机物。
3.生命起源的“海洋化学起源说”
关于地球上生命的起源问题,目前大多数科学家认同“海洋化学起源说”。
观点:
①原始地球上尽管不能形成生命,但能产生构成生物体的有机物。
②地球上的生命是在地球温度逐渐降低以后,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。
(2)原始地球为生命起源提供的条件
早期的地球是个炙热的球体,在这样的环境条件下是不会有生命产生的。后来随着地球表面的温度慢慢降低,才逐渐为生命的产生提供了一定的条件。原始地球为生命起源的化学进化提供的条件主要有以下三个方面:
①场所:原始海洋。
②物质:原始大气的成分主要包括水蒸气、氢气、氨、甲烷、二氧化碳、硫化氢等。
③能量:原始地球上不断出现的宇宙射线、紫外线、雷电、高温等。
第二节生物进化的历程
考点1:学习研究生物进化的方法
1.化石是研究生物进化最直接的证据
(1)化石是生物的遗体、遗物或生活痕迹,由于某种原因被埋藏在地层中,经过若干万年的复杂变化形成的。化石记录着古代生物的形态结构、生活习性等,记载着地球的进化历史,也记载着生物的进化历史,是最有说服力的生物进化证据。
(2)地层中的化石记录显示:在越早形成的地层中,形成化石的生物越简单、低等,水生生物越多;在越晚近形成的地层中,形成化石的生物越复杂、高等,陆生生物越多。
(3)在最古老的地层中没有发现生物化石,说明地球上最初是没有生命的,生命经历了从无到有的过程。
(4)地层中的一些中间过渡类型的化石,揭示了不同生物之间的进化关系。如由郑氏始孔子鸟化石可推测鸟类可能是由爬行类进化来的。
2.研究生物进化的方法-比较法
(1)比较不同地层中形成化石的生物,可推测生物进化的总体趋势。对不同年代化石的纵向比较以及对现存生物种类的横向比较等,可推断生物进化的大致过程。
①郑氏始孔子鸟化石为鸟类起源于爬行类提供了证据
A.郑氏始孔子鸟化石的特征
科学家研究发现,这种动物既具有鸟类的一些特征,如前肢变成翼、具有羽毛等;又具有爬行类的一些特征,如前肢(翅膀)的末端具有爪等。
B.据此作出的推测
鸟类可能是由爬行类进化来的,郑氏始孔子鸟是爬行类向鸟类进化的过渡类型。
比较不同生物细胞色素c的氨基酸差异,可推测生物之间亲缘关系的远近。差异越小,生物之间的亲缘关系越近;差异越大,生物之间的亲缘关系越远。比较不同种类生物的基因和蛋白质,可推测生物之间的亲缘关系
①细胞色素C:是生物细胞中与呼吸作用有关的一种蛋白质。一般来说,生物间组成细胞色素c的氨基酸的序列差异越大,亲缘关系越远;生物间组成细胞色素c的氨基酸的序列差异越小,亲缘关系越近。
②一些生物的细胞色素C的氨基酸比较
物种
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