上海交通大学生命科学发展史课件1.doc

word• 交通大学通识教育核心课程 •人类起源与开展 / 〔一〕宇宙的形成《History of Life Science》仰望星空：宇宙有多大，是怎么形成的？ 地球又是什么情况？生命又是怎么形成的？爱德温·哈勃(EdwinP.Hubble，1889～1953)美国天文学家哈勃的重大贡献1. 天外有天观察到的“星云〞(仙女座大星云 和M33)不属于银河系，是另外与银河系相当 的恒星系统开创了星系天文学，建立了大尺度宇宙的新概念；2. 发现了星系红移-距离关系星系看起来都在 远离我们而去，且距离越远，远离的速度越 高促使现代宇宙学的诞生哈勃定律：河外星系退行速度同距离的比值，它是一个常数，常用H表示，单位是千米/〔秒·百万 秒差距〕，NASA于2012年10月3日宣布，根据斯皮策红外空间望远镜的测量结果得出新的哈勃常 数值为74.3±2.1(km/s)/Mpc，Mpc表示百万秒差距，大约为300万光年，即在每增加300万光年的距 离上，星系远离地球的速度为每秒增大4.3±2.1(秒·百万秒差距)宇宙起源假说雏形〔原始原子〕1927年： 均质的宇宙质量不变，半径不断增加1931年：现在的宇宙在不断膨胀，它起源于一个原子的放射性裂变。

乔治·爱德华·勒梅特〔GeorgesHenriJosephÉduardLemaître，1894-1966〕比利时神父、天文学家乔治·伽莫夫〔GeorgeGamow,1904-1968〕俄裔美籍核物理学家、宇宙学家热大爆炸宇宙学模型1940年代，伽莫夫将相对论引入宇宙学， 提出了热大爆炸宇宙学模型：宇宙最初开始于高温高密的原始物质，温度超过几十亿度随着宇宙膨胀，温度逐渐下降，形成了现在的星系等天体他预言了宇宙微波背景辐射的存在，推 算宇宙微波辐射温度为6K〔1956年〕宇宙微波背景辐射阿诺·齐亚斯罗伯特·威尔逊〔Arno Penzias，-〕〔RobertWilson，－〕德裔美籍射电天文学家美国射电天文学家1964年，在贝尔公司工作的齐亚斯和威尔逊使用早期通讯卫星设计的天线，接收到了来自天空的均匀、且不随时间变化的讯号电视信号的1%来自宇宙辐射1965年，他们在《天体物理学报》上发表了题为《在4080兆赫上额外天线温度的测量》的论文宣布了这个发现随后普林斯顿大学的罗伯 特迪克等人在同一杂志上解释道，这就是3K宇宙微波背景辐射宇宙微波背景辐射的发现为宇宙大爆炸理论提供了有力证据 齐亚斯和威尔逊获得1978年诺贝尔物理学奖。

大爆炸宇宙论〞宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的阿兰·哈维·古斯〔AlanHarveyGuth，1947－〕美国理论物理学家、宇宙学家膨胀理论：宇宙是在瞬间膨胀形成的每10−34秒大小翻一番，整个过程只持续了10−30秒就形成了现在这个模样暴胀之后，宇宙继续膨胀，但速度如此低得多2011年诺贝尔物理学奖萨尔·波尔马特〔美〕布莱恩·保罗·施密特〔美澳〕亚当·盖伊·里斯〔美〕〔Saul Perlmutter，1959年－〕〔BrianPaul Schmidt，1967〕〔AdamGuyRiess，1969-〕1998年：宇宙膨胀速度不是恒定的,更不是越来越慢而是不断加速即越来越快；宇宙之中存在着一种与引力作用方向相反的力-反引力作用力〕，既“暗能量〞推动星系天体快速膨胀退行浩瀚的宇宙宇宙 星系 恒星 行星 卫星或小星体n宇宙中有1400亿个星系〔如银河系〕n其中银河系有1000-4000亿颗恒星〔如太阳〕n宇宙中有100万亿亿颗行星〔如地球〕n宇宙中有多少卫星和小星体？〔如月亮〕银河系银河系是太阳系所在的星系，包括1000到4000亿颗恒星和大量 的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃。

它的直径 约为100,000光年，中心厚度约为12,000光年，可见物质总质量 是太阳质量的大约1400亿倍太阳系太阳系是以太阳为中心：8颗行星〔金星、水星、地球、火星、 土星、木星、天王星、海王星〕、至少165颗的卫星、5颗 已经识别出来的矮行星和数以亿计的太阳系小天体地球地球是太阳系八大行星之一，按照离太阳由近与远的次序排列为第三颗地球是太阳系的第三颗行星，也是太阳系中直径、质量和密度第一的类地行星地球到太阳的距离有多远？1771年，拉朗德根据欧洲天文学家观 测的金星凌日资料〔1769年5月23日〕，首次算出地球与太阳间的距离为：1.52～1.54亿公里〔今日的测量值1.亿公里〕金星凌日约瑟夫·杰罗姆·拉朗德〔Lalande,JosephJeromeLe Francaisde，1732-1807〕法国天文学家、数学家、科学史家地球的年龄有多大？原理：铀衰变为铅的比率计算岩石年龄条件：1.测定陨石〔太阳系中的物质〕；2.建立了世界上第一个无菌室〔防止铅和微生物污染〕1953年，彼得森宣布地球确实切年龄：45.5±0.7万亿年克莱尔·卡梅伦·彼得森〔ClairCameronPatterson，1922年－1995年〕美国地质学家和地球化学家亨利·卡文迪许(HenryCavendish,1731-1810)英国化学家、物理学家。

地球到底有多重？1798年，卡文迪许根据扭秤实验，计算 出牛顿万有引力常量G的数值为6.754X10-11N·m2/kg2，并由此推测出地球重量：60000亿亿吨与现代推测的59725亿亿吨相差1%〔二〕生命的出现生命来自太空？默奇森陨石1969年9月28日在澳大利亚维多利亚州默奇森〔Murchison〕附近发现的陨石，属于碳 质球粒陨石，成分上总铁占％，水占12％，有机物含量较高它是世界上被研究最多的陨石之一 目前已在其中发现了74种氨基酸，其中8种氨基酸如甘氨酸、丙氨酸和谷氨酸、异缬氨酸和叔亮氨酸等与地球上蛋白质一样它还含有一系列复杂的糖类〔羟基化合物〕哈雷彗星大约25%是有机分子生命的种子可能是陨石带到地球的〞—开尔文〔华盛顿国立自然历史博物馆〕“聪明的外星人故意把生命的种子播在了地球〞—弗朗西斯·克里克最古老的岩石中存在过生命在格陵兰的亿年的岩石中发现了有机碳碳分两种：无机碳和有机碳另外它有重碳和轻碳之分因此我们可以根据这个碳之中的轻碳和重碳之比，就来可以推测这些碳的来源 科学家根据碳的同位素分析，推测这些碳它是有机碳，是来源于生物体格陵兰岩石〔亿年〕“我们的证据雄辩地证明，至少在38.5亿年以前地球上就存在生命，而这还不是最后的结论．我们很可能发现生命存在的时间还要早。

〞——斯蒂芬·莫伊日什〔加利福尼亚大学，2009年〕沙克湾的叠层石〔36亿年〕澳大利亚沙克湾〔Shark Bay〕，拥有世界上最大的〔占地4800平方千米〕和最丰富的海洋植物标本，并拥有世界上数量最多的儒艮〔海牛〕和叠层石〔与海藻同类，沿着土石堆生长，是世界上最古老的生存形式之一〕叠层石：是一种具有很细纹层的石灰岩或白云岩，由低等藻类的生命活动连同各种物理化学作用形成的这些藻类主要由丝状蓝藻和绿藻组合而成，一些真菌 和红藻可能也参与了叠层石的形成誉为“有生命的石头〞36亿个微生物/平方米岩石20亿年里使地球的氧增加了20%！埃迪卡拉动物群〔澳大利亚〕埃迪卡拉动物群是生活在-亿年前的前寒武纪一大群软体躯的 多细胞无脊椎动物1947年斯普里格〔g，地质学家〕在澳大利亚南部埃迪卡拉地区 的庞德石英岩中发现斯埃迪卡拉动物群埃迪卡拉动物群有3个门〔腔肠动物、环节动物、节肢动物〕8科22属31种特点是动物体增大，门类增多，结构变得复杂，生活方式多种多样 该动物群化石在世界各地广泛分布，明确当时其为海洋中的真正统治者强大的三叶虫最有代表性的远古动物，亿年前出现〔寒武纪复杂生命大爆发降临前〕，亿～亿年前开展到顶峰，至2.4亿年前的二叠纪 完全灭绝，前后在地球上生存了3.2亿多年，是一类生命力极强的生物。

在漫长的时间长河中，它们演化出繁多种类，至少有5000个属，60000种它们有腮、神经系统、触角、古怪的眼睛〔 方解石组成的复眼〕，还有某种“大脑〞背壳纵分为三局部〔头、腹、尾〕，因此名为三叶虫布尔吉斯页岩〔加拿大〕1909年8月，沃克特带领全家到加拿大落 基山脉的布尔吉斯山去野外地质旅行，发现 了第一个保存完好的软体动物化石布尔吉斯生物群化石约为5亿年前中寒武纪，它与中国生物群、 澄江生物群构成世界三大页岩型生物群，为 寒武纪生命大爆发提供证据目前已发现大约119属140种海洋动物，改变科学界对寒武纪海洋生物的认知唯一向我们充分展示现代生命起源的地方〞—Stephen JayGould〔1941-2002〕美国古生物学家查尔斯沃克特CharlesDoolittleWalcott(1850-1927)美国古生物学家澄江生物群〔中国〕1984年6月中旬，中国学者侯先光在澄江 县的帽天山发现保存完整的寒武纪早期古生物化 石群，再现了亿年前海洋生命壮丽景观和 现生动物的原始特征澄江生物群共涵盖16个门类、200余个物种化 石，分属海绵动物、腔肠动物、线形动物、软体 动物脊索动物等10多个动物门以与一些分类位置 不明的奇异类群。

它为揭示生物演化“寒武纪大爆发〞的奥秘提 供了极珍贵的直接证据，被誉为20世纪最惊人的 科学发现之一2012年7月1日，澄江化石地正式被列。