单细胞生物的起源篇1

化石研究表明，地球上最早的生命迹象出现于35亿年前，主要是单细胞的原核生物。之后，地球生态似乎没有多大的变化。直到将近30亿年之后的寒武纪，也就是距今6亿年前，地球生物出现一次爆炸性演化，一下子出现许多多细胞生物，生物进化由此加速。几亿年内出现了我们现在熟知的包括恐龙在内的各种各样的生物。然而，不少人还是质疑这种爆炸式的生物演化，认为在那30亿年的时间内不应该只有单细胞生物，还有一些原始的多细胞生物。

质疑归质疑，科学研究讲求的是证据。近年来，科学家逐步发掘出了一些这样的证据。此前，科学家在非洲发现了20亿年前的卷曲藻化石，这是一种多细胞真核生物。2008年，法国国家科学研究中心和普瓦提埃大学的研究人员在非洲又有了新的发现。他们在加蓬发现了一块独特的生物化石。起初，化石研究人员根据生物的组织结构初步认为，该生物是多细胞真核生物，出现于6亿年前。然而，经过进一步的研究，研究人员发现这块化石的形成年代居然是21亿年前。是否是6亿年前的生物进入了21亿年前的石头呢？研究人员经过X射线扫描等进行进一步分析，发现这块化石的形成时间的确源于21亿年前，也就是说化石中的多细胞真核生物的确曾经生活在21亿年前。

这些罕见的古老生物化石长度在10厘米到12厘米之间，堪称“大化石”。这些化石的总量也很多，有250多个。目前，研究人员已经研究了其中的100多个，从中已经发现了多种形态比较类似的多细胞生物，这些生物应该是同一类多细胞生物，但是有多种。普瓦提埃大学的研究人员艾尔・阿尔瓦尼说：“从远处看，这些化石像是具有不规则边缘的花式饼干。从近处看，这些化石有扇贝状外缘和辐射状条纹。”在进一步的分析中，研究人员利用离子探测器对化石中硫同位素的成分进行了测定，并借助特殊设备绘制了标本的立体图像。结果显示，该生物化石正是多种组织的结合体，而不是一些研究人员猜测的那样是多个细菌堆砌起来的，这进一步证实了化石中的生物是多细胞生物。研究人员表示，这是迄今为止发现的最古老的多细胞真核生物，比之前的卷曲藻化石还要早1亿年。

生命是从一些简单的有机物开始演化出单细胞生物，然后再演化出多细胞生物。多细胞生物是复杂生命的代表，只有演化出多细胞生物，像人类一样的智慧生命才有可能出现。如果地球的生命演化不是在20多亿年前出现一次环境的改变，地球可能至今依然是只有单细胞生物生存的荒漠。现有的研究表明，地球的大气层在大约24亿年前才开始出现多细胞生物赖以生存的氧气，这是一些单细胞细菌的功劳。由于氧气出现之初的大气层依然毒性很大，因此更加复杂的生物难以出现，这是起初生物演化比较缓慢的重要原因。

单细胞生物的起源篇2

为了尽快找到外星人，半个多世纪以来，人类什么手段没试过：我们研制的空间望远镜功能越来越强大，可以把天空扫个遍；我们殚精竭虑地设计了各种信号，向外星人发去问候……但多少次我们从惊喜的巅峰摔到了失望的谷底。譬如1960年代，科学家就一度把脉冲星信号看作了空间小绿人给我们的回音。至于家门口的那个“火星叔叔马丁”让我们魂牵梦绕了多少年，那就更别提啦！今年8月，“好奇”号火星车又在火星登陆了，看看这回能否找到一个火星细菌……

可是另一方面，随着高性能望远镜紧锣密鼓的搜寻，越来越多类地行星进入我们的视野。尽管迄今还没有发现一颗跟地球完全一样的行星，但种种迹象表明，宇宙中适宜生命栖居的行星并不罕见。

这就把我们带回到了一个由来已久的谜团：既然宇宙中有很多适宜生命居住的家园，那么为什么找不到外星人呢？

当然也有人曾提出过种种开脱的理由：或许外星文明还没有来得及到外星球殖民，就毁灭啦；或许即便万事俱备，生命也很难产生――比如有人就提出，地球上的生命种子并非“土生土长”，而是来自太空……但这些观点总是不能让人信服。

既然不能通过外部来回答这个问题，那么能否通过审视地球生命，来找到一点线索呢？

上篇 生命诞生并不难

生命需要能量的支撑

谁都知道，要想活命，就要吃东西。我们所吃的食物最后都转化为了给细胞提供动力的“燃料”。但对于现代细胞来说，这“燃料”的利用是极其复杂的，而且这一套复杂的机制，本身就是进化的产物，对于原始生命来说，显然并不具备。

那么地球上产生原始生命所需的能量来自何处？传统观点是：来自闪电或者紫外线的辐射。

这些观点靠谱吗？

先来看闪电。首先，闪电释放能量的特点是时间短、能量大，但无法收集和储存，我们至今还没有发现任何一种细胞或动植物能获得这种形式的能量。原始生命恐怕也无法获得这种能量。

那么紫外线呢？的确，今天个别单细胞生物和大多数的植物都能通过光合作用从太阳获得能量，但光合作用涉及的过程很复杂，最初的生命应该也不会具有此项本领。

那么最早的生命又是如何获得能量的呢？

对此，可供我们探索的有两条线索：第一条线索来自对现代单细胞生物基因组的比较和研究。通过这种比较，我们可以为它们建立“族谱”，追溯它们共同的祖先。研究表明，最早的细胞很可能是从H2和CO2的反应中获得碳和能量的。这个反应除了直接生产有机分子，还能利用释放的能量，把小分子“串接”成有机高分子，而生命的物质基础正好是复杂的有机高分子。

第二条线索来自对细胞能量产生机制的研究。科学家通过研究认为，细胞可以靠一种电活动来获得能量。这个观点是1961年由英国生化学家彼得・米切尔提出的，但因为太出人意料，在争论了近20年之后才被大家所接受。

生命离不开电活动

米切尔提出，在现代的多细胞生物中，细胞获得能量靠的是一种电活动。具体说来，靠的是线粒体内膜两侧因H+浓度不同而产生的电位差。因为H+带正电荷，在膜两侧由于浓度的不同就形成了大约150毫伏的电位差。这听起来似乎不算多，但考虑到膜的厚度大概只有1毫米的500万分之一，所以这个电场的强度是极其惊人的，能达到3千万伏特/米，与闪电相当。单细胞生物完全可以用它来驱动鞭毛运动，或者用来提供其它动力。

至于单细胞生物，虽然它们体内没有线粒体，但上述能量产生机制依然存在，只是产生电位差的不是线粒体膜，而是细胞膜。

米切尔的这个理论后来得到了证实，他因此荣获1978年诺贝尔生理或医学奖。

虽然这套能量产生机制对于现代细胞来说也是极其复杂的，但既然它为单细胞和多细胞生物所共有，那么可以推测，最早的单细胞生物也完全可以利用这个机制产生能量，只是这套机制当时还没有变得像现在一样复杂而已。这就好比一架机器，开始比较简单，经过世代的改进，如今已变得精巧复杂，但其基本的工作原理却从一而终，没有太大的变化。

诞生生命的摇篮

那么，早期生命是如何完成今天需要很复杂的机制才能胜任的这一工作的？科学家想到了深海热液。

提起“深海热液”，许多人立马会想起海底的黑烟囱，这种黑烟囱存在于海底火山口附近，这种热液是酸性的。但我们这里指的是一种碱性的海底热液，它靠海水渗进地幔中的橄榄石矿而形成。

橄榄石和海水反应，生成蛇纹石，这个过程叫“蛇纹石化”。这一过程会产生碱性溶液（也就是H+浓度较低的溶液）和氢气。当它们钻出地壳，与寒冷的海水接触，里面溶解的矿物就析出来，形成像塔一样的白色烟囱。这样的烟囱，为“孵化”生命提供了有利条件。

让我们不妨穿越时空，回到40亿年前生命曙光乍现的时候，考察一下当时地球的环境。

那个时候，如果有氧气，也一定非常稀薄，因为大气中的氧主要来自植物的光合作用，而那个时候还没有植物。所以，在那种缺氧的条件下，铁不易被氧化，海洋富含铁。那时CO2或许比现在还多，更多的CO2溶于水，意味着海洋显酸性，海水富含H+。

试想一下，在这样的环境下会发生什么事情？在多孔的海底烟囱，有很多像细胞一样的小室，里面彼此相通，其表面由一层矿物薄膜与海水隔开。这层薄膜富含铁、镍和硫化钼等矿物，而这些矿物是著名的催化剂，至今依然被细胞利用（当然，它们被包含在了蛋白质之中）来催化把CO2转变成有机分子的反应。

橄榄石蛇纹石化的过程中产生的富含氢气的热液，自然会渗进这些小室。这样，在矿物薄膜的内侧，是H+浓度较低、呈碱性的热液，在外侧则是H+浓度较高、呈酸性的海水。内外因H+浓度不等，形成了电位差。假如膜很薄，形成的电场可以非常强。

本来，一般来说，要让CO2和H2发生反应是很难的：即使用铁等催化剂，也要在高温下才能进行。但科学家注意到，在活细胞中，一旦有生物膜形成的高压电场参与，这个反应的门槛就会大大地降低了。

生命诞生并不难

现在，再让我们一起来盘点一下这些小室周围究竟有些什么：首先，从反应材料来说，海水富含CO2，热液富含H2；其次，从反应条件来看，小室的矿物薄膜富含铁、镍等催化剂，而且在膜两侧又可形成足堪与闪电相当的高压电场。反应材料和条件都已经一一齐备！所以，把CO2和H2合成有机分子的反应应该很容易发生，反应释放的能量又用于把有机小分子“串接”成氨基酸、糖和核甘酸等有机高分子。

由此来看，生命诞生所需要的条件和过程并不复杂，远非什么破坏热力学第二定律的神秘现象，而是星球上自然状态的不平衡所导致的必然结果。这个不平衡主要表现在矿物薄膜两侧海水酸碱度的失衡上。

当然，我们得承认这幅图景还有很多空白需要填补，许多细节还有待搞清楚。但不妨暂时先考虑大的方面。根据这幅图景，生命起源所需的“采购单”其实很简单：橄榄石、水和CO2。而水和橄榄石是宇宙中最丰富的物质之一。在太阳系中，许多行星的大气富含CO2，这说明，CO2在宇宙中也很普遍。所以这种自发的反应，可以大规模地发生在任何有水有橄榄石的行星上。

所以，从这一切我们可以预测，一旦星球的条件具备（譬如行星冷却到合适温度），单细胞生物的出现就不可避免。无怪乎，地球上的单细胞生命在地球诞生不到5亿年之后就迫不及待地出世了。

下篇 复杂生命产生不易

巨大的鸿沟

那么此后发生了什么？人们通常认为，一旦单细胞生物出现，只要给予合适的条件，它必然就会逐渐进化成更复杂的多细胞生物。

但这件事在地球上有些蹊跷。当然，毫无疑问，地球上的多细胞生物是由单细胞生物进化而来的，但其间经历了超乎寻常的延宕，大约过了相当于地球年龄一半的时间，复杂的多细胞生物才开始出现。而且，单细胞生物进化成多细胞在40亿年的进化历史上仅发生了一次。这一切都暗示着，单细胞生物变成多细胞生物或许是进化史上一次极为稀罕的偶然事件。

再者，如果说单细胞生物是通过数十亿年的时间缓慢进化成多细胞生物的，那么就应该存在一系列中间状态的细胞，甚至它们的后代有些至今还存在，但这种中间状态的生命至今没找到。

相反，在单细胞生物和多细胞生物之间，横亘着一条巨大的鸿沟。一边是细菌，不论体积还是基因组的规模而言都非常小；而另一边是体积庞大、行动笨拙的真核细胞，一个典型的真核细胞体积大约是一个细菌的1500倍，基因组也差不多是这个倍数。假如把细菌比作轻巧的战斗机，那真核细胞就好比航空母舰。

地球上所有复杂的生命，动物也罢，植物和真菌也罢，都是真核生物，它们是由共同的祖先进化而来的。所以，假如没有发生一次性产生真核细胞祖先的事件，那就没有植物，没有鱼，没有恐龙和我们灵长类。

低级生命“升级”难

低级生命“升级”为高级生命很难，其实是因为细菌本身就缺少能够进化成真核细胞生物的合适构造，或者不妨说，它们先天不足。

如最近，一些科学家收集了各种细胞新陈代谢率和基因组的数据，并据此计算了一下，假如细菌要想“升级”――长得更大些，需要消耗多少能量。他们发现，倘若让一个细菌的体积和基因组扩大到一个真核细胞般大小，那么每个基因平均可以利用的能量只及真核细胞的数万分之一。

我们知道，基因控制着蛋白质的合成，细胞的绝大多数能量最后都用于制造蛋白质，所以每个基因平均可以利用的能量是衡量蛋白质种类和产量多寡的重要指标。而蛋白质又是维持细胞各项生理功能的最重要物质，种类和产量越多，意味着生命活动越复杂。

所以，对于单细胞生物来说，它的每个基因可以利用的能量非常有限，哪怕有心，力也不足，根本无法指导合成大量参与复杂生命活动的蛋白质，因此长得更大对它一点好处都没有。

这就是单细胞所遇到的难以跨越的困难：它想“升级”变复杂，变成一条鱼或者一棵树，就不得不扩充自己的基因组；可是，单靠它自身又不能为这些“扩招”的基因提供适足的活动“经费”；于是，变复杂的“升级梦”也就永远实现不了。

高级生命，拜天所赐

那么真核细胞是如何突破这个困境的呢？答曰：通过获得线粒体。

大约在距今20亿年前，一个单细胞里不知怎么回事钻进了一个细菌。并且这个细菌没被它吃掉，竟然在它体内繁殖起来。当这个细胞一分为二，寄宿在其体内的这些细菌也分成两半，所以细菌的后代依然寄宿在细胞的后代身上，形成一种共生的关系。没想到这些细胞因祸得福，比起别的细胞来，更具生存优势，所以在弱肉强食的世界上逐渐壮大起来。

这样，一代又一代，这些共生的细菌逐渐进化成了细胞里微小的能量产生器――线粒体。线粒体既包含有制造能量所需的膜。而且，它们还沿着这一既定角色越变越小，任何多余的东西都被统统抛弃，最初大约有3000个基因，最后只剩下40个。

对于宿主细胞，那又是另一回事。当线粒体的基因组缩小的时候，每个宿主基因分配到的可以利用的能量却在不断增加。受益于一群线粒体的“服侍”，它得以自由地扩充自己的基因组和长得更大。

基因组的扩大为复杂生命的进化提供了物质基础，使细胞变复杂成了可能。

这样看来，复杂生命的出现，完全维系于一个非常偶然的事件――一个单细胞获得了另一个单细胞！这意味着单细胞生物并非必定能进化成复杂的多细胞生命。永不停歇的自然选择，在过去的数十亿年里，作用于无以数计的细菌，但这并没有导致复杂生命从它们中涌现。细菌或许仅仅因为体内缺少一个线粒体，于是它们好像陷入了进化的陷阱，左冲右突也出不来，而多细胞生物则全靠偶然和侥幸才逃离这口陷阱。

人类，是宇宙唯一的精灵

经过这样一番探索，现在，我们可以对许多问题做出回答了。

宇宙中低级生命出现的概率有多大？由于构建单细胞的材料――水、橄榄石和CO2――在宇宙中的存在是如此普遍，所以我们有理由相信，生命在宇宙中并不是地球的“专利”，在外星发现低级生命，应该是意料之中和情理之中的事情。

但是，高级生命的出现就又是另一回事了。单细胞生物进化成复杂的多细胞生物并非像人们先前所想像的那么必然，不过是一场侥幸而已，而且在地球40亿年的时间里才发生过一次，可见这种事情发生的概率是极其低的。所以，即使宇宙中遍布单细胞生命，它们进化成多细胞生命的可能性也少之又少，甚至很可能，以宇宙之浩瀚，岁月之漫长，也仅在地球上发生过一次。所以，我们似乎注定是茫茫宇宙中的一孤独者。当然，另一方面也可以说，是全宇宙的杰作和骄傲。

单细胞生物的起源篇3

一、自然发生说

这种假说认为生物可以随时由非生物产生，如中国古代的“肉腐出虫，鱼枯生蠹”；西方有关生命起源的实验是通过单细胞繁衍进化开始研究的，从单细胞的草履虫的滋生开始演变；然后是以细胞分裂为繁衍后代的方式到多细胞生物诞生变异逐步发展进化为动物的过程；证实了肉汤变腐里面存在微生物生命的一种进化，否定了肉汤变腐是自然发生说的论点。

二、生生论

生生论认为生物不能自然发生，只能由其亲代产生。此种看法没有回答“最早的生物从何而来”的问题。

三、宇宙胚种论（宇宙发生说）

这种假说认为地球上最初的生物来自别的星球或宇宙胚种，它们可以通过陨石或其他运载工具而到达我们生存的地球。我们可以通过物理现象证明宇宙胚种论只是一种原始的臆想。宇宙间存在着高能量的放射线、紫外线、含有各种波段的放射性物质。含有生命体征的微生物孢子不用考虑如何穿越高压大气层，只是单单这些射线的辐射强度足可以杀死任何带有生命迹象的微生物。地球上见到的碳质陨石中含有大量的氨基酸、蛋白质、有机分子，虽然有科学证明可以演变为原始生命，只能说明其陨石携带的是养分和可供生物繁衍的外界物质，和生命基本体征无关。地球上最早的胚种起源直接借助这些有机成分滋养，配合合适的温度气候才从单细胞到多细胞一步一步进化而来，并非直接胚胎进化那么简便单一。

四、化学进化论

在广袤的地球上，在空气、水的作用下，无机物经过大气、阳光、水的作用从无机物发展成有机物；有机物繁衍成单细胞生物、单细胞生物繁衍成多细胞生物、多细胞生物形成带有生命体征的胚胎；胚胎进化成高级生物。这种看法比较符合科学事实。化学进化论最初由苏联学者奥巴林（1924）和英国学者霍尔丹（1929）提出，已为越来越多的科学事实所证实。化学进化的基本过程如下：

1.由无机物生成有机小分子物质。原始地球的大气是无游离氧的还原性大气，包括H2、NH3、CH4、CO2、H2S、水蒸气等，它们在高温、紫外线、雷电、宇宙射线等原始地球条件的作用下，能合成氨基酸等组成生物体的有机小分子，这一过程已于1953年由美国学者米勒模拟原始地球的条件和原始大气成分，在实验室中合成了有机物。米勒认为，“原始地球上尽管不能形成生命，但能形成构成生物体的有机物”。原始地球上由无机物分子进化成有机物分子是一种化学生成的基本反映。

2.由有机物单排列分子分裂成复杂的有机物分子群。可以推想，有机物合成以后，被雨水冲淋，而后汇集到原始海洋中的有机小分子（单体），经海浪的撞击，浓缩、蒸发、聚合等，彼此的相互作用，可以形成蛋白质、核酸等有机大分子（聚合体）。1965年7月，我国生物学家合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素；1981年，我国生物化学工作者王德宝等合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸。这些成果说明了，原始地球上的有机小分子物质，在原始海洋中，经过长期的生物化学变化形成有机物单排列分子分裂成复杂的有机物分子群。

3.由有机物分子群，分子和分子之间的界膜之间高度的依附性和独立性，形成了独立的相互依附的生命体征，这种基本的生命体征再经过漫长的时间和环境的变化向高级生命逐步进化。研究多分子体系有两种实验模型：一种是由奥巴林提出的团聚体形态。实验过程是阿拉伯胶水溶液和白明胶水溶液混合搅拌，形成的团聚体小水滴在显微镜下可以清楚地观察到。核糖核酸、蛋白质、糖类、都可以相互溶解，混合形成团聚体。奥巴林由通过实验把含组蛋白、磷酸化酶、阿拉伯胶相互融合形成新的浓缩团聚体。通过观察和分析形成的团聚体含量是葡萄糖-1、和被磷酸化的蛋白酶、和一定比例的合成淀粉。经过加热（或者发酵处理）淀粉酶把淀粉分解成麦芽糖，麦芽糖又重新分解到溶液中。由于这种模型能模拟出最简单的合成作用和分解作用，所以引起人们的注意。另一种是微球体模型，由S·W·福克斯等提出。他们将各种氨基酸混合在一起加热至170℃，数小时后就生成一些具有蛋白质特性的物质，称为类蛋白；将由酸性氨基酸组成的类蛋白放在稀盐冷却溶液中进行分解，我们就可以通过显微镜见到微型球体在浮动。微球体的存在形态是稳定的双层膜方式。在高渗溶液环境下产生收缩；在低渗溶液环境下产生膨胀。在一定温度和适应的环境下产生分裂和变异形成新的物质，进行分裂或者滋生性繁衍。这也说明了有机物单分子结构可以进化成有机多分子的过程只需要适宜的温度和湿度。

4.生命的起源就是从多分子有机群进化成生命体征胚胎的过程。通过已有的研究成果“细胞重建学”我们可以知道，细胞重建是一个自由组织的过程。在一定的湿度和温度的环境中，细胞通过膨胀和收缩的过程形成了不稳定的细胞核、细胞质的运动。在高速的核子运动的物理环境下产生碰撞和重新组合的新生细胞，新生细胞具有更高的稳定性和繁殖性。真核细胞和原核细胞在外界环境的作用下都可以形成物理重建，物理重建之后形成了化学反应这个过程可能就是几亿年前地球生物起源的缩影。这充分说明了，在原始海洋中，经过长期的、复杂的生物化学反应，最终由多分子有机物进化为原始生命胚胎的一个简单的过程。

单细胞生物的起源篇4

关键词：生物实验；探究性；主动；学习兴趣

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）17-259-01

实验是生物的灵魂。生物实验是学生掌握科学知识，培养观察能力和分析能力，创新精神和探究精神的重要方法。而在实际的教学中，学生对生物的兴趣往往也起源于实验的神奇。兴趣正是最好的老师，能够提供无穷的动力。在兴趣的引领下动手参与各项实验活动，观察实验现象，思考实验原理和结论，也能提高学习质量。

一、学生不是“看客”

根据新课改理念，鼓励学生动手探究，培养学生的探究意识和创新精神。苏教版教材也安排了许多探究活动。但是在实际的教学过程中，由于受到学校条件的约束、课时安排的限制、对于学生管理的担忧，很多探究活动都没有落实到实处。我觉得生物学习与获得预期效果相比，感受学习的过程、体验探究的乐趣更为重要。

课堂应以学生为主体，在教学过程中，凡是有条件给学生动手的实验，一定要放手让学生动起来。如探究实验：《影响鼠妇分布的环境因素》。鼠妇很容易寻找到，实验操作学生也完全能够胜任。因此我请同学分组后，自备实验材料，在课堂上进行探究。有些小组采用纸板遮光、有些采用电筒照射、有些拿课本遮挡、有些就拿张白纸等等，最后获得的实验效果截然不同。于是我乘胜追击请同学们谈论分析失败和成功的原因，得出会影响鼠妇分布的环境因素。这节课不止气氛热烈，学生也感受到了探究的快乐、集体的力量、成功时的自豪感。

通过请学生动手操作实验、观察实验现象、分析实验结论，将学生从“看客”的站台引领到课堂的主体地位上，真正做到学习的主人，化被动为主动。

二、走进实验室

有一些探究实验的操作要求较高，在教室中分组完成可能难以进行。但只有学生的主动参与、动手体验，才能感受生物实验的魅力，并在实际操作中将相应的知识真正理解。

老师不应该只是把这些活动流于形式，应在有限的课堂教学中尽可能地开展探究活动。在学校条件允许的前提下，可以带学生走进实验室，分组尝试探究实验，真正感受生物的魅力。如《观察洋葱鳞片叶表皮细胞》的实验。在这个实验操作中，有些同学取的是紫色面、有的取了透明的鳞片叶，在显微镜下的实验效果差异很明显。通过这两组同学交换观察的方法，使他们在实践中认识到染色的原因。而取材料的方法，不同小组也存在差异：有些小组直接切下了厚厚的一块皮、有些轻轻地撕下了一层，还有同学切下一片后用刀片背面刮去叶肉。当看到不同的操作时，我并没有制止和规范，而是在观察实验现象时，请不同小组的同学介绍自己的操作方法和相应的实验现象，再请同学们分析哪种操作更简便、效果更好。

通过实际操作，能够更好的发现问题，只要及时地联系理论知识引导学生进行分析，就能获得比在课堂多讲几遍更好的学习效果。也能极大地唤起学生的学习热情。

三、对教材实验进行“二次开发”

现行教材强调培养学生的探究意识，安排了许多探究观察活动。但有一些理论性强的常规课，也有挖掘出探究活动的价值。让学生在“探究”过程中获得学习的方法、感悟学习的乐趣、体验探索与创造的艰辛和成功时的幸福。

在实践教学和前辈的指导下，我将《单细胞生物》设计为一节完整的探究课，分为两个板块进行。围绕单细胞生物这个主题，探究一：探究草履虫是不是单细胞结构。引导学生采用观察模型、收集信息的探究方法，认识草履虫的结构组成。对比细胞的基本结构，得出结论：草履虫是单细胞生物。探究二：探究草履虫是不是生物。联系判断生物的标准：是否具有生命特征，逐一进行探究。生物体对外界刺激能够做出反应：引导学生拿出盐、糖等实验材料，分组进行探究，通过热烈的探究活动，得出草履虫能够趋利避害的结论。

以这样的完整探究模式能够创造出民主的学习氛围，更好的培养学生的创新能力和思维能力。

四、体验家庭小实验

学校的教学时间有限，学生对于生物实验的兴趣不只停留在课堂上。因此可以开辟出更广阔的学习空间，增加学生的动手机会。根据苏教版生物的教材安排和学生的实际情况，我补充了几个家庭实验，但不规定实验方案。鼓励学生分实验小组在已掌握的理论知识基础上大胆假设和思考。培养学生良好的思维习惯、探究意识和创新能力，并在合作探究的过程中体会集体的力量，学会合作学习。如：

《绿叶在光下制造淀粉》，这个实验由于需要的实验时间较长，如果在课堂上进行没有足够的课时安排，而且也会限制参与动手的人数。因此我将这个实验扩展到了家庭中，请同学就拿自己家中的盆栽作为实验对象，在课堂上把叶子带来，我们挑一部分进行检验。虽然有些同学选的植物叶子含淀粉量少，效果不明显，有些同学操作马虎也没有获得预期的现象，但是看到自己的实验结果在课堂上展示出来，同学们获得了很大的满足感。课堂上更愿意动脑思考了。

再如《观察鳌虾》的实验，我请同学们和父母做一个亲子互动。在家中一起对鳌虾进行解剖，并请同学们做小老师向父母介绍鳌虾的各个结构。然后用鳌虾的各部分设计一个粘贴画，选出优秀的作品进行展示。这样的探究活动促进了孩子和父母的情感交流，也使学生有了学习生物的自豪感。

这些有趣的实验与实际生活紧密相连，大大提高了学生的学习热情，也给了学生在父母面前展示才能的机会。在“玩”实验中对生物知识进行应用和迁移，真正做到寓教于乐。

动手实验是学生获取知识和进行创新活动的重要途径，也是提高学生的学习兴趣和学习效果的重要手段。通过各种形式的动手实验，使学生真正感受到生物的魅力，将为考试而学，转化为为兴趣而学；将被动接受转化为主动获取。

参考文献：

[1] 《在生物实验教学中训练学生的思维能力强化》李洪莉

单细胞生物的起源篇5

诞生之初

如果把现在作为这24小时的终点，那么人类仅仅是在30秒以前才出现在地球上的，恐龙是在23时以前才出现的，首批多细胞动物是在上午9时05分出现的，在此之前大多数单细胞生物就已存在，其中最早的单细胞生物大约是在凌晨4时出现的。

地球诞生在漫长的45亿年前，那时的一切痕迹如今几乎已全部被岁月抹掉，这是南于当时的地球是一个“火球”：一块表面岩浆汹涌的巨大岩石。因此，当时地球表面的一切几乎都已熔化，而今地球却是另一番景象了。所以，要想看到地球的原貌，就不能仅局限在地球上，而是更多地要到外太空去寻找线索。

天上掉下来的线索

不久前，在加拿大不列颠哥伦比亚省西北角靠近美国阿拉斯加州的一个冰湖表面上，当地的一名森林飞行员发现了一些很像是陨石残块的东西。他立即把其中的一部分残块装在一个特制的冰箱里，邮寄给了美国宇航局专家。邮件经过美国海关时，曾被要求解冻接受检查。因为海关人员担心来自加拿大的致命病原体之类的东西会随着这个邮件而进入美国。专家一眼就认出，这是一块碳质球粒状陨石，构成它的星尘和构成早期地球的星尘完全一样。

一组科学家迅速赶往冰湖，仔细搜寻敞落在湖面上或者已埋进冰中的陨星残块。最终，他们找到了超过400个这样的残块。只要它们尚未被污染(即保持着陨星45亿年前形成时的原始状态)，它们就能向我们讲述地球的起源故事。形象地说，陨石就是我们窥探远古世界的一扇窗户。

“铁之灾”其实是福音

还是把地球从诞生到现在看成24小时，那么，到了零点过后8分钟时，地球已变成一座恐怖的熔炉。当温度上升至万度时，地球表面岩石中的铁和镍等金属开始熔化。当时，地球的外部很可能呈熔融状态，是一片“熔岩之海”，深度达成百上千公里。也就是说，当时的地球就像飘浮在太空中的一颗巨大液滴。在这种状态下，铁元素等重元素沉入液滴中心，而那些轻质元素和富含碳和水的轻质成分则像湖面上的藻类一样。漂浮在地球表面。

这种全球性的元素迁徙被称为“铁之灾”，但这场“灾难”实际上却是地球的福音，将对地球的未来产生深远的影响。下沉的铁在地球中心积累，形成一个有两个月球那么大的熔融状内核。这种液态铁一直在转动，直到今天，这种运动所产生的电流仍在继续把地球变成一块拥有南、北两极的巨大磁铁。

天地相撞撞出月球

零点过后16分钟，也就是地球诞生5000万年后，月球便形成了。不过，那次大碰撞的余音才刚刚开始显现。刚形成的月球与地球之间的距离比现在近大约32万公里，因此，如果那时从地球上看去，月球比现在要大许多倍。不仅如此，那时地球的自转速度也比现在要快得多，这使得当时地球上的一天不是24小时，而是不到6小时。另外，正因为当时月球距离地球那么近，所以它对地球的引力拉动作用也很明显，地球表面有时甚至会上升或沉降60多米。随着时间的推移，月球逐渐飘远，地球的自转速度也就降了下来，这一过程甚至持续到了今天。

地球之水何处来

水是生命最关键的要素，一切生物体都必须有水才能存活。最终，水将覆盖四分之三的地球表面。在地球的婴幼儿时期，火山一直在把大量的水蒸气喷进地球大气层。接着，随着地球的逐渐冷却，水蒸气凝结成雨，一滴一滴地聚集在地球的低洼地带。事实上，这样的过程直到现在也未停止。比如，从夏威夷火山链喷出的气体的主要成分就是水蒸气。

“天上雪山”淹没地球

科学家估计，月球在其形成之初曾经遭遇过超过一百万次的大型撞击。而地球的质量比月球大得多，所以地球的引力必定会引来更多、更大的流星，因此地球曾经遭遇过至少数千万次的大规模碰撞。在地球形成之初，这样的大规模撞击每个月就有一次，并且如此可怕的“石头雨”一连下了好几百万年。彗星就是这些“石头雨”中的一员。

单细胞生物的起源篇6

研究员构建的染色体中的基因，由108万对“字母”组成，研究员在合成基因上留下“水印”，包括46名科学家和研究员的名字、研究所的网址，以及爱尔兰作家James Joyce的名句“生存、犯错、倒下、战胜，用生命创造生命”。这一“人造生命”自诞生以来，引起科学界和公众的震惊、质疑、兴奋和焦虑。毫无疑问，这是一次对人类现有观念的巨大挑战，也是一次生命科学技术领域的跨越。

我们又该怎么看待这一全新的事物？

看点一：是否属于“人造生命”

“人造生命”诞生后，在医学网络上，就其是否属于真正的“人造”，科研人员持不同的意见。

一位网友在某著名生命科学论坛上指出，如果只有基因组是人工合成的，其他部分是从自然界借来的，不能称为人造生命。如果完全由无机物质（原子）开始建构，最后成为有生命的生物体，才能真正称为人造生命。

支持这位网友观点的学者指出，在人造生命中，各种细胞器（例如核糖体、高尔基体等）、细胞膜（如核膜）等，以及细胞整个复杂的膜D质D核系统，是否都能人造出来？即使造出了上述各种细胞器、细胞膜与膜D质D核系统，还有复杂的整个细胞系统组装工程问题，而文特尔只解决了细胞核内“建构染色体的基因”的一部分问题，有点像借了别人的房子重新装修，但要说“整个房子都是新建的”就有点勉强。

中山大学附属二院黄绍良教授曾于2002年成功建立中国人胚胎干细胞系。他认为，在某种程度上，人造生命技术与克隆技术有着相似的地方，只不过前者把遗传物质转入另一个剔除遗传物质的“载体”中，但是人造生命的这个遗传物质是人工合成的，载体是细菌。从这点来看，质疑“人造”可以理解。但文特尔的研究重塑了丝状支原体的脱氧核糖核酸（DNA），从构成生命最核心的DNA来说，可以在这种新的单细胞细菌体内进行自我复制，可以将遗传信息传递下去。所以，说这个生物体是人造生命并不为过。

对于这样的质疑，文特尔回应说，将它界定为“人工合成生命”，是因为它完全被人工合成染色体控制。这是第一次有人造出了完整的108万对碱基染色体，将这一染色体移植到受体细胞并控制受体细胞，有效地将其转化为另一个新的物种，所以这是一个全新的模式。

看点二：打破了“修补”基因的旧框架

“人造生命”的真正意义在哪里？国家干细胞工程技术研究中心主任韩忠朝指出，人造生命不仅要看作是生命科学技术的进步，更要看作是科学理念的进步。

韩忠朝说，现在科学界做的都是“改造”和“修补”基因工作，而不是“取代”基因。无论是基因组工程、克隆技术、干细胞技术，都是在这个概念里打转转。而文特尔经过十多年的研究，“重起炉灶”新建了一个人工基因组，打破了以前的概念。虽然合成DNA从技术上来看并不是很难，但是没有人想过将DNA扩大到基因组水平。

中国科学院北京基因组研究所研究员胡松年参与过“人类基因组1%计划”。他指出，随着生命科学领域各项技术的发展，一些技术瓶颈已被科学界突破。文特尔坚持自己的理念，用十多年时间完成一个设想，这一研究挑战了大家固有的理念，所以对科学界产生了巨大的震动。

韩忠朝指出，文特尔的研究提醒我们，美国在涉及生命科学等重大战略领域研究上，再次走在国际的前沿，这点值得我们关注，而研究中的创新性思维更值得科学界关注。

看点三：人造复杂生命还有多远

人造生命诞生后，引发不少公众担心：会不会有一天从实验室里跑出来一个具有高等智慧的“怪物”？人造生命是不是打_了“潘多拉魔盒”？对此，韩忠朝说，单细胞生物体到高等生物之间还有漫长的路要走，到智慧生命就更远了，公众的恐慌还没有必要。但是，对生命科学领域的研究必须严格监督。

胡松年说，文特尔所使用的DNA片段，仅仅包含约850个基因，而人类自身已发现数万个基因，约有30亿个碱基。相比之下，新的生命体结构还非常简短。

韩忠朝说，DNA可组成遗传指令，以引导生物发育与生命机能运作。这次创造出的单细胞生物体，是构成生命最小的单位，可以看作所有生命的起源。更重要的是，细胞具有独立的功能。

黄绍良说，实验室制造的生命，有点像温室里的花朵，并不是自然选择的结果，没有经过自然界“物竞天择”的过程，有可能非常脆弱，是否像克隆羊多利一样“弱不禁风”，还有待观察。

看点四：是否挑战伦理的底线

人造生命是天使还是魔鬼？支持者和反对者泾渭分明。反对者认为人类不能挑战自然规则，更不能随意改变自然规则；而支持者则将其看作人类战胜自然规则的巨大科学进步。

对此，胡松年说，人类每一次的科学进步都会引发争议，尤其是在生命科学领域。人造生命是真正的生物体，任意改变一个基因组，从伦理学上需要谨慎评估。因为理论上，人类可以在这条路上走得更远，可以制造出有可能危害人类的病原体。因此，对这类技术应该有严格的伦理评估，并加以严格监管。

对此，文特尔指出，研究人员已主动提出新的约束规定，作为这项技术的发明者，希望能够阻止对这项技术的滥用。

单细胞生物的起源篇7

《孢子》就是这样的一个产物，相对于和它有着血缘关系的《模拟人生》，《孢子》简直就是那种模式的功能放大、超强、无敌修改版。这次你要掌管的可不是什么民宅，而是如假包换的星球和生物。而且游戏强大的自由度允许你创造你脑海里能够想象出的各种生物。最起码我现在见过“多啦A梦飞船”、“摩托车人”、 “中国龙”等极其BT的产物。还有很多违反伦理道德的生物被创建出来，招致EA的封杀，具体是啥我就下说了。

从单细胞生物开始，到宇宙的支配者。围绕着整个生命和文化的进化，堪称野心之作《孢子》终于于9月5日正式发行。经过长时间期待，发行日当天，各地的游戏销售点便聚集了大量为了能尽快买到游戏而跃跃欲试的人，玩家最关心的是“会是个怎么样的游戏呢?”。本文将带大家浏览下该游戏的庞大世界。

关子EA《美国艺电》

美国艺电总部设在美国加利福尼亚州红木城，是全球著名的互动娱乐软件公司。由1982年创立至今，公司在全球为视频游戏、个人计算机、手机及互联网开发、、销售各种互动软件。EA旗下拥有EA Sports、EA、EASPORTS Freesty[e及POGO四大品牌，并且拥有27项产品的全球销售量分别超过百万套。

EA风靡全球的经典游戏包括EA Sports的《FIFASoccer》、《NBA Llye》，EA的《模拟人生》、《极品飞车》等。EA综合运用多种媒体技术，并结合了小说家、电影导演和音乐家的创造，使EA的产品一直能引领互动娱乐的时代潮流。该公司下属有著名的EA Sports、POGO、The Sims、Maxis、英国牛蛙公司、擅长飞行模拟游戏的Orngin、擅长战争模拟游戏的简氏公司和开创即时战略游戏的Westwood(现已解散重组为EA洛杉矶分部EALA)。

单细胞生物进化文明形成量终成为宇宙的支配者

制作了《虚拟人生》和《虚拟城市》等系列的，世界著名的游戏创造者威尔。怀特用了长达8年的时间，全力打造的《孢子》备受关注。Will Wright通过模拟城市和人们形态制作的《孢子》会是什么样的呢’让我们一起来看一下吧。

《孢子》是讲述生命起源，文明发展到巡游宇宙大冒险，一次大胆尝试的游戏。最初的模拟的场景是从孕育生命的海洋的”细胞阶段”开始，逐渐向陆地进化的“生物阶段”，拥有智慧后的不断通过争斗来扩大领地的“部落阶段”，随之变迁成在星球上穿梭战争的“文明阶段”。随后生命挣脱了星球，以遨游在浩瀚宇宙中的“宇宙阶段”为结尾。真是庞大的背景设定啊。

构成本作的5个阶段，是完全不同的设定。只听概要的话，会有很多人有“这游戏要怎么玩呢”的疑惑。那么，让我们首先从实际玩家的角度来体验，具体是个怎么样的游戏吧。

从小到几乎看不到的单细胞生物开始挑战漫长的进化路程

万物起源于“细胞阶段”。玩家成为在原始星球上的一个初始生命体。在原始海洋中被“潮汐”所推动。游戏刚开始时，可以选择初期的生命体是“食肉”还是“食草”的。这个决定，将会成为之后生存战略的一大要素。

很快，最初的生命体诞生了。“细胞阶段”是第一人视角动作类的。玩家用鼠标引导生物，在海潮中为了获得植物或者动物的食而活动着。在这海潮中，同时还存在着很多其他种类的生物，弱肉强食，适者生存，30亿年反复进化着。

这个阶段的玩点在于，生命的形态、捕食和攻防。玩家每吃掉一个食物就可以得到一个“DNA元素”，必须要通过”求爱”才能增加生命的组成部件。同时，生命成长为什么样的形态取决于食物的争夺。而且还会出现为了适应环境的变化而进化出不同形态的情况，实在是变化很多，很让人期待。

接着，在获得很多食物之后，渐渐长大，终于拥有了生命体最初的“脑”，便也到达了“细胞阶段”的终点，迈出了向智慧生物的第一步，也意味着告别海洋的时刻来到了。为了在陆地上生存，长出了脚，“生物阶段”继续发展着。到该阶段为止，即使悠闲地玩，也不过30分钟，但是游戏中却已过了30亿年。

各种各样的生命在海潮中涌动，仿佛是个小宇宙。为了吃食而活动，渐渐变大，渐渐复杂。生命移动到陆地上，开始群居生活。在这个“生物阶段”的地图上散布着各种生物的巢穴，不断扩大生存间的竞争。玩家在这个阶段需要做的是攻击其它种类的生物，抢夺食物，使之灭绝，或者发挥社交能力，使之成为同伴。

移动到陆地上后备种各样的生物在肥沃的大地上展开激烈的竞争

“细胞阶段”选择食肉性进化而来的话，最初分散在玩家“巢”周围的是和其等级差不多的生物。食肉性生物的嘴、角用于攻击、磨练战斗技巧、争夺食物。

选择食草性的玩家，因为即使使用攻击技巧将其他生物杀死了也不能得到食物，所以取而代之应用“歌唱”、 跳舞”等社交技巧，使之成为同伴。不论使用什么方法，打倒一定数量巢穴中的生物，或者用魅力，在巢穴中制霸的话，便可以得到“DNA元素”和生物的组件等。回到自己的巢穴中，进行“求爱”的话，便进入生物编辑画面。在这个界面里，可以装备新的组件，攻击和社交的新技能。顺便一提，如果加载翅膀在空中飞行的话，移动会更便捷。

随着生存竞争的不断扩大，获得更多的“DNA元素”，生命的智慧不断提高，之后便可组成“团队”。每个进化阶段，团队的数量会从1匹、2匹、3匹、4匹逐渐壮大，直到比任何生物都强大时，拥有大脑的生命体就完成了。历经数亿年动物间争斗的历史拉上帷幕，挺进了“部落阶段”，迈出了走向行星支配者的第一步。

“生物阶段”是决定玩家培育的生物今后的发展的方向。首先力压群雄，占据食物链的顶端，征战于巢穴与巢穴之间。

成为拥有智慧的生命体后，这个阶段将在以部落种族为单位，进行抗争。在这里玩家以外的生物也从”生物阶段”发展而来，逐渐集成部落。是对抗还是通过社交使之臣服，通过各种手段，成为行星上地位最高的生命体。

从这个阶段开始，玩家操作的不再是一个对象，而是多个，感觉比较像即时战略型游戏。操作标准也类似于即时战略型游戏，所以有经验的玩家很容易上手。实际上这个阶段主要是”收集食物”，“扩建部落”和“征服其他部落”。

生物开始建设 原始社会形态作为人类而开始活动

对于食肉性的，食物是通过猎捕生活在附近的野生动物获得的。食草性的是摘取野生植物的果实。食物收集是指把找到的食物自动收集到部落指定的仓库中，感觉很像帝国时代。收集到一定数量的粮食后，部落里会增加孩子，可以建造各种各样的建筑物，随之部落会不断庞大。接着是通过武装攻击竞争对手的部落，或者带着乐器通过唱歌跳舞来拉拢同伴。

如果发展得慢的话，就会被竞争对手攻击，从这个阶段开始，就是对战模式了。为了不被他人先得手，需要快速筹集粮食和增加成员，建造制作石斧的小屋，制作乐器的小屋之类的。攻击性的需要把竞争部落的所有成员杀死，所有小屋破坏掉，才能对其统治。统治的部落到达一定数量后，玩家所控制的生物将成为行星上最强的生命体，从而步入“文明阶段”。

部落阶段，如即时战略游戏般，玩家收集食，扩张部落技能，制作不输于竞争对手的强大部落。

玩家在星球上开始创造最初的文明。但是星球上不是所有的生物都说一种语言，存在着与其他文明间的竞争。从这里起，游戏的内容渐渐变得更大规模。玩家作为文明城市的支配者，制造各种交通工具在星球上探险，不论是与其他文明的斗争还是采取友好的外交，目的在于成为星球的统治者。

在这个世界里，文明的基本资源就是”香料”，如同金钱，而且可用于城市里造建筑物和大楼，或者作为给竞争文明的礼物以建立友好关系。用运输器，在星球的“香间歇泉”边建造采集基地的话，城市可以快速富足的发展。

玩家所控制的生物建立起文明的建筑物，文明阶段开始。同其他文明结成同盟。用尽一切手段，成为星球的王者。

文明有3种特性，军事、宗教和经济。该阶段开始时，玩家拥有哪个特性，是由之前的经历所决定。特性的不同，和竞争文明所需建立的关系也会有所不同。选择城市扩张、军事的，需要把竞争者的城市毁灭，同时拥有的军备数量决定能拥有多少城市。所以，早期的第一个竞争对手是占领城市，还是同化宗教，或是用经济手段收买，对于之后的发展影响很大。

“文明阶段”给人的感觉，类似于有所限制的即时游戏。战争、采集、外交、可以选择各种各样的选项，比之前的几个阶段都要复杂。对于新玩家来说可能有点困难。最终目标是“成为所有文明的统治者”，根据场景不同，需要的时间也会不同。

单细胞生物的起源篇8

符志伟

佛家有七样宝：砗磲、玛瑙、琥珀、珊瑚、翡翠、珍珠、檀香，其珍贵的七宝碗、七宝砚、七宝车，都用七宝装饰，五光十色，宝气晕目，价值连城。在佛家七宝中，南海就有砗磲、珊瑚和珍珠三种，要加上其四周陆地上盛产的玛瑙、琥珀、翡翠、檀香，佛家七宝齐全了。在南海的佛家七宝中，砗磲以大闻名，珊瑚以美选称，珍珠以贵取胜。浩瀚无际的南海，赤道横贯，四水汇合，季风交替，是聚宝盆。

有关海洋生命

晓　鹰

地球生命最早出现在何时

由于化石记录不完整，地球生命的起源问题也是众说纷纭。但有一点科学家们可以肯定，那就是地球生命最早形成于古代海洋当中。他们估算生命起源于大约35―37亿年前(前寒武纪)，甚至还有可能更早。不过科学家们目前仍缺乏支持这一理论的证据。

古代海洋中首批单细胞生物是什么

是没有空气也能生活的厌氧菌。它们从外部环境中获取食物。接下来所衍生的厌氧的白氧菌，它们从周围环境如深海火山口处获取食物。再接下来是化能自氧生物体，它们已经开始使用化学能量。随着化学能量的减少及光合作用的发展，它们就从光中吸取能量。

为什么说海洋生物是陆地生命发展的关键

大约在34．5―35．5亿年前(前寒武纪)，一个极小的生物的演化使得整个世界最终得到改变。今天，它的后代们被称为青藻菌。这些微生物分泌橙酸并形成石垫(叠层)。一些最老的化石叠层是在澳洲一个叫北极的地方发现的，而活着的同类微生物依旧生活在澳洲鲨鱼湾等海域内。

蓝绿藻是光合自氧生物，它们通过光合作用来生产所需食物。当它们移动水中的氢时就释放出氧。最终当氧含量多得让铁已经无法吸收时，早期的空气中充满了氧，这时大约距今22亿年。

千里长沙・万里石塘

川　流