师:同学们好,欢迎走进今天的生物课堂。今天我们要学习的内容是第五单元第十六章第一节——生命的诞生。本节内容的学习目标有两个:一是描述生命起源的主要过程,二是举例说出生命起源的实验证据。
现在,请同学们从下列图片中选出有生命的个体。这是一位同学的答案,大家认为他的答案正确吗?如果有错误,能帮忙指出来吗?
生:老师您好,我认为这位同学的答案不完全正确,送餐的机器人不具有生物的生命特征,不是生物。
师:这位同学回答得特别好,谢谢。现在我们一起来看看这些图片。送餐的机器人不是生物,食虫花是生物,酵母菌是生物,玩具熊猫不是生物,小狗是生物,恐龙化石不是生物。大家都选对了吗?这些有生命的个体都是生物。现在我们区分一个物体是生物还是非生物,依据就是看这个物体是否有生命。那么地球上最初的生命到底是怎样诞生的呢?我们一起来看看人类对生命起源的认识过程。
生命到底是什么?最早的生命在地球上是如何起源的?为了解开这些谜团,人类一直在孜孜不倦地探索。首先我们来看看神创论。在我国有盘古开天辟地,不知历经多少年,天地间出现了女娲。女娲在荒凉的天地中感到十分寂寞,有一天,她对着水照见了自己的影子,心想要是天地间多几个像自己的小人,彼此能说说话,那该多好呀。于是女娲心灵手巧,不一会儿就捏了好多泥人,她朝着那些泥人吹了口气,泥人便被灌注了活力,活了起来,这就是女娲造人的故事。而在西方也有上帝造人的传说,上帝用泥土创造了世上第一个男人亚当,后又取其肋骨创造女人夏娃,让二人配为夫妇,成为人类的始祖。不过,认为生命是神创造的神创论一直受到人们的质疑。这些都是人类对生命起源的早期探索,但并没有真正解决生命的起源问题。
17 世纪初,对光合作用研究做出贡献的范海尔蒙特把小麦苗和被人汗湿的衬衣放入一个容器,经过 21 天,老鼠“自生”出来了。由此他提出了生命的自生论。我国也有“腐草为萤”,即草腐烂了会自发地生出萤火虫;“腐肉生蛆”,即肉腐烂了会自发地生出蛆;以及“淤泥生鼠”的说法。到了 17 世纪中叶,意大利医生弗朗西斯科·雷迪用实验证明,腐肉生蛆是不可能的。在这个实验中,他将两块大小相同的肉分别放在两个同样大小的玻璃瓶中,其中一个瓶口盖有纱布作为实验组,另一个玻璃瓶敞开作为对照组。也就是说,实验组中的玻璃瓶用纱布盖住,瓶中的肉和外界的蝇无法直接接触;对照组中的瓶不用纱布盖住,外界的蝇可以直接接触到玻璃瓶中的肉。一段时间后观察发现,实验组中的肉腐烂了,但是没有产生蛆,对照组中产生了蛆。由此得出,蛆不是由腐烂的肉得来的。现在我们知道,肉上的蛆其实是由蝇产在肉上的卵发育而来的。这个实验否认了生命起源的自生论。
19 世纪,法国微生物学家巴斯德也通过实验证明,只要肉汤不接触微生物,即使放置很长时间也不会出现微生物,肉汤腐败是由环境中的微生物进入肉汤引起的,从而彻底否认了微生物可以自生的说法。
那么生命到底是怎样起源的呢?生命起源的化学演化学说逐渐为大多数人所认同。地球的年龄大约为 46 亿年,如果我们真能穿越时光隧道来到 40 亿年前的地球,会看到什么样的现象?请同学们观看视频。
师:通过视频,我们看到 40 亿年前的地球出现了什么现象?
生:我们看到了地球上火山频繁爆发,岩浆四处奔流,天空电闪雷鸣、大雨倾盆而下等自然现象。
师:请同学们阅读课本第 55 页第二自然段,回答以下问题:一、地球上原始大气的成分与现在大气成分有什么明显的不同?二、你认为原始地球上存在生命吗?请说出理由。
生:第一题,原始大气中不含有氧气。第二题,根据生物与环境相互依存的关系,原始地球上不存在生命,因为没有生命可以存在的环境。
师:既然原始地球上不存在生命,那么原始生命是如何诞生的呢?资料显示,火山爆发形成了原始大气,原始大气中含有甲烷、氨、氢气和水蒸气等。在这样的原始地球环境条件下,有没有可能产生原始生命呢?为此,科学家们进行了深入的探索。接下来,请同学们将课本翻到 55 页,阅读有关米勒实验的文字说明和示意图。
1953 年,美国科学家米勒设计装置模拟原始大气环境。实验时,米勒向装置中输入原始大气可能具有的水蒸气、氨、氢气和甲烷等,采用火花放电模拟原始地球的闪电,结果得到了多种氨基酸等有机小分子。1957 年,米勒在国际会议上报告了他对生命起源研究的实验结果,引起了同行们的极大关注。米勒实验为生命起源的化学演化提供了实验依据。
请同学们仔细观察米勒实验示意图,结合刚才所讲的原始地球的环境条件,并思考以下问题:一、火花放电模拟什么?二、水蒸气、氨、氢气和甲烷等气体模拟什么?三、冷凝装置模拟什么?
师:我们来一起探讨一下,看看大家的答案和老师的是否相同。米勒将烧瓶里的水加热,使水以蒸汽的形式进入到这个球体中。在米勒进行实验时,上面这个球体中充满了代表原始大气的气体,也就是水蒸气、氨、氢气和甲烷等。用火花放电模拟原始地球中密集的闪电,这样可以激发密闭装置中的不同气体发生化学反应。而球形空间下部连通冷凝器,让反应后的产物和水蒸气冷却后形成液体又流回底部,这就是模拟了降雨。米勒将实验持续了一段时间后,对反应后的溶液进行取样研究,发现溶液里含有氨基酸等有机小分子。同学们,氨基酸分子是什么?相信大家并不陌生,它是蛋白质被最终消化的产物,也就是说氨基酸是组成蛋白质的基本单位,而蛋白质是构成生物体的大分子物质。请同学们思考,米勒实验能说明什么?
