正文 第一章 生物(1 / 3)

生命

地球上的生命是豐富多彩的,它們無處不在。生命既可以將自己的物種特點通過繁殖繁衍下去,以保持該物種的統一性,也可以使每一個個體都具有自己的獨特之處,呈現出千差萬別的特點。生命之所以具有這樣的特點,要歸功於其體內的遺傳物質,即基因,它決定了生命的多樣性,使生命具有了獨特性和不可替代性。

生命

什麼是生命

日常生活中,人們很容易就能區分生命物質和非生命物質。但如果要從科學的角度去定義生命,卻很難給一個全麵而準確的答案。從生物學角度來說,生命是由核酸、蛋白質、水構成的細胞所組成的多分子體係,其不僅可以進行能量和物質的代謝,還可以從外界獲取能量和物質,並具有不斷自我更新、繁殖後代及對外界產生反應的能力。生命通常都要經曆出生、成長和死亡的曆程。

生命的起源

根據用放射性同位素的方法測定,地球的年齡約為46億年,而迄今已知的最早生命痕跡大約生存在距今34億年前。由此我們可以推斷出,原始生命的誕生應在地球形成後的12億年之間。在此之前的十幾億年中,太陽的輻射足以毀滅一切生命。隨著時間的推移,地球逐漸產生了防護和調節功能,創造出了有助於生命物質誕生的大環境,即包括大氣圈、水圈和岩石圈在內的生物學環境。除此之外,籠罩在地球上空的雲層開始變為水蒸氣,以致形成了降雨。這場延續了數千年的雨水幾乎填滿了全部的南半球而形成了海洋時,生命便在海洋中誕生了。

生命起源的幾種說法

近年來,人們對於生命起源的爭論一直在持續著,歸納起來,大致有以下幾種說法:1.認為是超自然的力量或者上帝創造了生命;2.認為生命是自然而然就產生了的,並不存在特定的起源;3.生命來源於海洋之中;4.地球上的生命來自於其他星球或宇宙的胚種,是它們的衍生物;5.認為生命是在原始地球的條件下,先由無機物轉化為有機物,再由有機物轉化為生物分子、生物分子體係,直至產生了生命。

生命起源的學說、研究

生命從何而來?1924年,蘇聯生物化學家奧巴林發表專著《生命起源》,首先提出了關於生命起源的學說。1929年,英國遺傳學家霍爾丹發表論文,提出和奧巴林相近的觀點。1936年,奧巴林的專著《生命起源》增刊再版,並同時被譯成多種文字,在世界範圍引起重視。自此,人們對於生命起源的研究進入新的擴展階段。1953年,美國芝加哥大學研究生米勒首次在實驗室中完成了對生命起源早期階段的模擬實驗,叩開了生命起源研究的實驗之門。

奧巴林學說

1924年,蘇聯著名生物化學家奧巴林首次提出了比較係統的生命起源假說,他認為海水是生命起源的搖籃,初步揭示了生命起源之謎,這個學說被稱為奧巴林學說。

該學說把生命起源的進程分為三個階段:無機物形成簡單有機物,簡單有機物形成複雜有機物;複雜有機物形成多分子體係(團聚體);多分子體係形成具有新陳代謝能力的蛋白質。

生命的進化

在生物學中,進化指的是種群裏的遺傳性狀在親代與子代間變化的現象,它也是生命的一個選擇、不斷變化的過程,其進化的方向並不是一定的,其適應環境的能力也有強弱之分。例如,類人猿中有的進化成人類,它們的體毛逐漸地減少,這在間冰期溫暖的環境下是適應環境的,屬於生命的進化;當一部分類人猿沒有朝著向人類進化的道路前進時,我們通常稱之為退化,可實際上這也是一種進化,隻不過是這種進化不適應環境而已。

生物進化的學說

拉馬克主義是法國生物學家拉馬克所創立的生物進化學說的一種。拉馬克認為,生物是由簡單到複雜、由低級到高級發展的,外界環境對生物的發展起著至關重要的作用。拉馬克在《動物學哲學》一書中提到,生物經常使用的器官會越來越發達,而不經常使用的器官就會退化,而且這種特性會遺傳給自己的下一代,這就是他的“用盡廢退”法則,並且他用該法則解釋了生物進化的過程。現在學術界肯定了拉馬克對生物進化學說的貢獻,但是“用盡廢退”並不能完全解釋生物進化的過程,在這一點上,拉馬克主義還是有缺陷的。

達爾文

達爾文是著名的生物進化學說的奠基人。1809年,達爾文出生於英國一個醫生世家,他自幼對自然科學就有著濃厚的興趣。22歲那年,達爾文搭乘“貝格爾”號遠航考察船開始對各地的物種進行細致的觀察和研究。隨著時間的推移,達爾文對“上帝造物論”產生了懷疑。後來他花費了大量的時間和精力,收集了許多實物證據,終於奠定了自己的生物進化學說,即生物不是由上帝創造的,而是在激烈的自然選擇中,通過優勝劣汰、適者生存的原則由簡單到複雜、由低等到高等不斷變化發展的。為了宣傳自己的觀點,在經過長達20年的精心準備之後,達爾文於1859年11月24日出版了《物種起源》這部巨著,打破了當時人們以神學理論為中心的觀念,在社會上產生了巨大的影響,也為自然學說的進一步發展奠定了基礎。

自然選擇

達爾文的自然選擇學說包括四個要點:過度繁殖,生存競爭,遺傳和變異,適者生存。他認為,地球上的所有生物都有繁殖的能力,即使繁殖不快的動物也會在百年的時間內產下幾乎占滿整個地球的後代。可從古至今,那樣的現象根本沒有發生過,原因就在於生物間存在著生存的競爭,競爭使大多數的生物死亡,隻有少數會繼續生存下去。那些獲勝並繼續生存下去的生物由於遺傳了“父母”的優點,並在不斷的競爭中改變著自己,以適應不斷變化的世界。這便是適者生存,即自然選擇。

現代生物進化理論

現代生物進化理論包括兩點:一、以種群作為最基本的單位。這是因為,單獨的個體是無法繁衍下去的,而種群中的單獨個體之間可以互相交配,將自身的基因延續下去。種群是一個宏觀上的概念,一個種群中所有個體攜帶的全部基因是一個微觀上的概念,叫基因庫,而不同的基因在基因庫中所占的比例叫做基因頻率。二、突變和基因重組是產生進化的原材料。遺傳變異包括基因突變、染色體變異和基因重組,前兩種均屬於突變。突變是有利還是有害不是絕對的,它隨著生物的生活環境的改變而改變。突變和基因重組並不能決定生物的進化方向。

生命的基本特征

地球上的生物雖然多種多樣,千差萬別,可它們卻都有著共同的生命的基本特征。這些特征主要有以下幾點:1.能進行新陳代謝,包括物質代謝和能量代謝;2.能夠生長發育和繁殖;3.具有應激性;4.具有適應性,但也能影響環境;5.具有遺傳和變異的特性;6.具有構成生命體的基本元素和物質,如水、蛋白質、無機鹽等。

新陳代謝

新陳代謝是指生物體內與外界環境之間物質、能量的交換和生物體內自身的能量、物質轉變的過程。其中,生物體可以把自身從外界獲得的營養物質轉變成體內需要的能量,並且儲存起來,也可以將自己的一部分營養物質分解,然後釋放出能量,分解過後的產物就可排出體外。

新陳代謝的基本類型有:1.自養型:綠色植物通過光合作用直接從外界獲取自身需要的能量。2.異養型:人和動物無法進行光合作用,必須靠自己來攝取外界已有的有機物來維持自己的生命活動。3.需氧型:顧名思義,動植物需要生活在有氧氣的環境中來維係生命。4.厭氧型:隻有少數的生物符合這一類型,如乳酸菌和寄生蟲,在缺氧的情況下仍能獲得維持生命的能量。

合成代謝

合成代謝屬於新陳代謝的一種,又稱組成代謝或生物合成。指的是使生物體內的營養同化為複雜物質或具有活力物質的過程,或是從小的構建分子的氨基酸和核苷酸合成較大的分子如蛋白質和核酸的過程,包括合成過程和能量獲得。

分解代謝

分解代謝和合成代謝經常是同時進行的。分解代謝是指生物將來自自身的或者是來自外界環境的較大營養分子通過層層作用而降解成簡單的、較小的分子終產物的過程。如,機體可將糖類、脂類或者蛋白質等分解為二氧化碳、乳酸、氨等。

生長

生長從廣義上講,是指生物體在一定的生存環境中,機體重量、體積不斷變大,個體從小到大的過程;從狹義上說,是指生物體的組織、器官以及身體的各個部位發生的改變。自然界中的所有生物都有著生長的現象,最佳的生長表現在生物體擁有正常的生長速度和健全的器官。

應激性

應激性是指生物體對於外界的一切變化和各種刺激所作出的動態反應,一般在很短的時間內表現出來,其過程持續時間也非常短。它是生物體對環境的一種適應能力,也是一種本能,一旦喪失這種本能,生物體的生命活動也會隨之消失。

生殖發育

生殖是指生物體繁衍後代的過程,分為無性生殖和有性生殖兩種方式。在有性生殖中,分為卵生、胎生、卵胎生三種形式,常見於動物體。在無性生殖中,分為出芽生殖、細胞生殖兩種,常見於植物體。

發育是指生物體從幼體向成體過渡的過程。一般針對於人類,其表現為性成熟,男性的標誌為遺精,而女性的標誌為月經初潮,隨之而來的是心理上的變化,此階段可塑性強、變化大,被稱為青春期。

遺傳和變異

遺傳是指通過生殖細胞將遺傳因素傳給子代的現象。俗話說“種瓜得瓜,種豆得豆”,就是對遺傳形象的表述。從動植物到人類,每個親代都按照自己的模式複製後代。子代總是保持著父母的基本特征,再傳給下一代。正是遺傳才保持了物種的穩定。

“一母生九子,連母十個樣。”這種生物個體之間的差異稱為變異。其中好的變異則使生物進化發展,而不好的變異則會產生危害。

適應性

任何生物都生存在一個外環境之中。外環境是一個不停變化的環境,如自然環境隨著春夏秋冬四季氣溫、氣壓、濕度和光照的變化對生物個體產生不同的刺激;社會環境中弱肉強食;等等。我們把生物個體為了生存,對外環境的各種刺激所作出的反應稱為適應性。例如在炎熱的環境中,動物通過增加汗液的蒸發來降溫,保持體溫的相對穩定;在寒冷的環境中,動物機體就會通過減少散熱量、增加產熱量來維持體溫的穩定;在強光照射時,人類眼睛的瞳孔會縮小,以減少進入眼內的光線,從而起到保護視網膜免受損害的作用;動物們通過奔跑、變色、隱蔽等手段避免被自己的敵人獵殺。