第一篇：生命離不開水教學(xué)設(shè)計(jì)

生命離不開水教學(xué)設(shè)計(jì)

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1、能夠用多種方法證明物體中含有水。

2、會用涂色的方式表示水在物體中的含量。

3、知道動植物的生長、繁殖離不開水。

4、知道家庭、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、娛樂等領(lǐng)域離不開水。

5、意識到水就像母親的乳汁，哺育著地球上的所有生命。

二、學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：

1、學(xué)生準(zhǔn)備：搜集有關(guān)生命離不開水的資料，蔬菜或水果等食物、菜板、紗布、榨汁機(jī)、水果刀、燒杯、記錄紙。

2、教師準(zhǔn)備：試管、橡皮泥、植物油、根系發(fā)達(dá)的植物、水、小尺。

3、課件。

三、學(xué)習(xí)過程：

1、教師：水有什么用？哪些地方需要用到水？

2、學(xué)生討論，每組把討論的結(jié)果寫或畫在白紙上。

3、每組代表把紙張貼在黑板上，并作介紹。評比哪一組水的作用說得多，說得好。

4、小結(jié)：動物、植物、人離不開水，水是生命之源，生命離不開水。

5、教師提問：有誰知道我們?nèi)梭w里含有多少水嗎？我們喝的牛奶，吃的魚、雞蛋等含有多少水嗎？

6、學(xué)生猜測。

7、學(xué)生用淡藍(lán)色的水彩筆表示各種物體中水的含量。

8、討論：看了各種物體中水的含量有什么想法，想說些什么嗎？

9、出示小草，提問：我們怎樣才能知道小草每天“喝”多少水呢？

10、學(xué)生討論：需要哪些器材？如何保證容器中的水是被小草喝掉的呢？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置？

11、學(xué)生匯報討論結(jié)果。

12、分組安裝實(shí)驗(yàn)裝置，并討論：怎樣知道小草“喝”了多少水呢？

13、教師：你們能想出哪些方法“擠”出植物體內(nèi)的水，想的辦法越多越好。

14、學(xué)生討論：如何比較植物體內(nèi)水的含量。

15、小組活動：設(shè)計(jì)“擠”出植物體內(nèi)的水的方法，并進(jìn)行比較。

16、學(xué)生活動后的匯報：哪些植物含水較多？哪些植物含水較少？

三、在涂色的過程中，進(jìn)一步感受人體及食物中含有大量的水。

17、布置課后觀察作業(yè)，并將每天的觀察結(jié)果記錄在書后的活動記錄上

第二篇：生命離不開水教學(xué)設(shè)計(jì)

《生命離不開水》教學(xué)設(shè)計(jì)

山西省介休市實(shí)驗(yàn)二小 楊允媛

教學(xué)內(nèi)容：蘇教版小學(xué)《科學(xué)》三年級（上冊）“水”單元中的第一節(jié)課 教學(xué)目標(biāo)

1、知道水是動物、植物和人體的組成部分，它在生命活動中起著重要作用；

2、學(xué)會提取植物體內(nèi)的水分；

3、了解常見食物中的含水量。教學(xué)準(zhǔn)備

1、多媒體課件；

2、葡萄、柑桔、西紅柿等； 3測力計(jì)

重點(diǎn)：水在生命活動中的重要作用以及培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。難點(diǎn)：學(xué)會提取植物體內(nèi)的水分。

教學(xué)過程：

一、導(dǎo)課：

同學(xué)們，在上一個單元的教學(xué)中，我們認(rèn)識了我們眼中的生命世界，生命世界真的是多種多樣，豐富多彩。但所有的生命都必須有一樣?xùn)|西做保障，我來說一個謎語：小溪里散步，池塘里睡覺，江河里奔跑，海洋里舞蹈。（打一自然物）大家來猜一猜，這是什么東西呢？是呀，水對我們的生命起著重要的作用 ,它是生命的源泉，是人類賴以生存和發(fā)展的不可缺少的最重要的物質(zhì)資源之一。人的生命一刻也離不開水，水是人生命需要最主要的物質(zhì)。水在我們的生活中起著非常重要的作用，讓我們一起來讀這首小詩，贊美一下美麗而神奇的水吧： 因?yàn)橛心?，小草變得嫩綠； 因?yàn)橛心?，花兒開得芬芳； 因?yàn)橛心?，魚兒游得歡暢； 因?yàn)橛心?，鳥兒放聲歌唱； 因?yàn)橛心?，地球才這樣美麗。

老師：對，水是生命之源。這個單元我們就來研究一下生命之源——水。（板書課題）

二、認(rèn)識水的重要性

1、老師：既然水與我們關(guān)系密切，那么關(guān)于水，你都知道些什么？

學(xué)生：人要喝水，不喝水就會渴死 學(xué)生：我們家養(yǎng)的小鳥天天要喝水 學(xué)生：澆花、種莊稼都需要水 ??

（板書：人

動物

植物）

3、，師小結(jié)：

下面我們來看幾張幻燈片：人體內(nèi)百分之六十五都是水，雞蛋百分之七十六都是水，魚百分之八十五都是水，而水在蔬菜里的含量達(dá)到了百分之九十。水與我們?nèi)祟惖纳?、動植物的生長關(guān)系十分密切，生物體內(nèi)的一切生命活動，如呼吸、消化、蒸騰、光合作用等都需要水，離開水，生物就不能生存，生命也就會停止。

三、通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)會提取植物體內(nèi)水的方法。

（1）四人小組討論：我們怎樣才能把蔬菜或水果里的水分給提出來，大家采用的方法有哪些？

A、小組交流，巡回指導(dǎo)； B、匯報結(jié)果，教師板書：（擠、拍、搗、捏）

（2）動手實(shí)踐（實(shí)驗(yàn)）：從植物體內(nèi)提取水分。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會提取植物體內(nèi)的水；學(xué)會觀察、記錄、整理活動材料。實(shí)驗(yàn)要求：組成四人小組，分工合作，一人稱量，一人記錄，二人合力擠汁，分開渣和汁；如使用刀具時注意安全，所取的渣、汁及垃圾分類包裝等。實(shí)驗(yàn)過程：

A、用測力計(jì)測出整個水果的總重量，記錄在活動卡上； B、擠出水果中的水；

C、稱出果渣的重量，記錄在活動卡上； D、算出水果中水的含量，記錄在活動卡上。

E、小組匯報實(shí)驗(yàn)結(jié)果，師小結(jié)：（植物體內(nèi)含有大量水分）

四、涂色活動、鞏固提高

我們在吃各種蔬菜水果等食物的同時，補(bǔ)充了維生素也補(bǔ)充了大量的水，維護(hù)了我們?nèi)梭w的生命活動。那我們常吃的食物中都含有多少水分呢，我們來看一組與水有關(guān)的數(shù)據(jù)。（出示課本P27上面的圖）請同學(xué)們用自己喜歡的顏色涂扇形面積部分。

五、總結(jié)全課。

（出示課件）生齊讀： “因?yàn)橛兴?，小草變得嫩綠；因?yàn)橛兴~兒游得歡暢??”

總結(jié)：生命離不開水，水就像母親的乳汁一樣，哺育著地球上所有的生命。所以我們要（板書：保護(hù)水源

節(jié)約用水）。

五、拓展延伸

小組討論：

怎樣比較胡蘿卜和土豆哪個含水多？有哪些方法可以證明你的想法？

第三篇：《生命離不開水》教案

《生命離不開水》教案

天河小學(xué) 楊初晴

一、教學(xué)目標(biāo)：

1、知識與技能：

（1）知道水是動物、植物和人體的組成部分，它在生命活動中起著重要作用。（2）了解常見食物中的含水量。

2、過程與方法：

（1）學(xué)會提取植物體內(nèi)的水。

（2）初步學(xué)會安裝“觀察小草喝水”的裝置。

3、情感、態(tài)度與價值觀：

（1）使學(xué)生意識到水在生命活動中的重要性。（2）珍惜水資源，節(jié)約用水。

二、教具準(zhǔn)備：紗布、小燒杯、西紅柿、水果刀、碗、湯匙、試管、紙巾。

三、教學(xué)重難點(diǎn):

1、重點(diǎn)：理解植物體內(nèi)也含有水

2、難點(diǎn)：安裝“觀察小草喝水”的裝置

四、教學(xué)過程：

（一）導(dǎo)入：

1、師：同學(xué)們，在上一個單元的教學(xué)中，我們認(rèn)識了我們眼中的生命世界，生命世界多種多樣，豐富多彩，但所有的生命都必須有一樣?xùn)|西作保障，那就是——水，水是生命之源。這個單元我們就來研究一下生命之源——水。

2、導(dǎo)出課題——生命離不開水。

師：今天我們先來欣賞一首小詩，我們來有感情地朗讀一遍。

生：因?yàn)橛心?，小草變得嫩綠；因?yàn)橛心?，魚兒游得歡暢；因?yàn)橛心?，花兒開得芬芳；因?yàn)橛心悖B兒放聲歌唱；因?yàn)橛心悖厍虿胚@樣美麗。

師：同學(xué)們讀的真好，你們知道詩中的“你”指的是什么嗎？ 生：水。

師：如果沒有水，小草還會嫩綠嗎？如果沒有水，魚兒還能歡快的游泳嗎？ 生：不能。

師：所以我們就可以說人、動物、植物的生活都離不開水，有了水才有生命，今天我們就來學(xué)習(xí)《生命離不開水》這課。

（二）新課教學(xué)：

1、水的用途

師：水在日常生活中有哪些用途？ 生：·········

師：水是動植物體的重要組成部分，水幾乎在所有生物的生命活動中都發(fā)揮著必不可少的作用。水對我們的身體非常重要，營養(yǎng)的吸收、廢物的排泄都離不開水。我們能保持正常體溫也多虧了水。一般情況下，如果連續(xù)５天不喝水，人的生命就會受到危脅。

2、比較人體及各種食物中的含水量 師：你們知道人的身體里含有多少水嗎？

請同學(xué)們打開課本P27，圓圈中更大的那一部分表示水在人體、雞蛋、魚、牛奶中的含量，它們的含量各不相同。（p27 展示圖片）

（三）師生討論“小草喝水”實(shí)驗(yàn)：

1、教師提問：我們知道生命離不開水，人每天都要補(bǔ)充水份。植物也一樣，現(xiàn)在老師要問問你們，你們可以用什么方法知道老師手中的這棵小草一天要“喝”多少水？

2、學(xué)生討論、匯報：

（1）小草要放在什么容器里可以讓我們看的清楚？

試管

（2）怎樣保證水全部被小草“喝”了？

水面上滴少許油，防止水分蒸發(fā)

（3）觀察什么就可以知道小草“喝”了多少水？

觀察試管中水面下降的程度

（四）認(rèn)識植物體內(nèi)有水

（1）想辦法把西紅柿里的水?dāng)D出來，看看它含有多少水?？梢栽鯓幼觯?/p>

（2）工具：刀（小刀不要傷著手、損壞桌子）、西紅柿、碗、湯匙、紗布、燒杯、試管、紙巾等。（3）布置實(shí)驗(yàn)：

a、用刀將西紅柿切開，放在碗中壓碎。

b、把碎的西紅柿放在紗布中間，用力擠紗布，使出來的水分滴在燒杯內(nèi)。c、將西紅柿殘?jiān)旁谕雰?nèi)，用紙巾把手擦干。

（五）課后作業(yè)：胡蘿卜和土豆哪個含水多？有哪些方法可以證明你的想法？

板書設(shè)計(jì)：

生命離不開水

一、水對人體的作用：

1、營養(yǎng)的吸收

2、廢物的排泄

3、維持正常的體溫

二、把西紅柿里的水?dāng)D出來的實(shí)驗(yàn)步驟:

1、用刀將西紅柿切開，放在碗中壓碎。

2、把碎的西紅柿放在紗布中間，用力擠紗布，使出來的水分滴在燒杯內(nèi)。

3、將西紅柿殘?jiān)旁谕雰?nèi)，用紙巾把手擦干。

第四篇：《生命離不開水》的教學(xué)反思

上這節(jié)課之前，我對學(xué)生的已有認(rèn)識作了個別調(diào)查，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對水的認(rèn)識還是比較多的，但不一定正確：如認(rèn)為水是白色的;認(rèn)為透明的東西一定是無色的；認(rèn)為人和植物一定離不開水，但其他動物不一定，如螞蟻、蝴蝶之類的，因?yàn)樗麄儚膩頉]有看到過螞蟻等一些小動物喝過水……所以我首先在課堂上讓學(xué)生認(rèn)識的“水”，然后引導(dǎo)學(xué)生通過質(zhì)疑、辯論等形式展開討論，最后達(dá)到共識，形成統(tǒng)一意見，糾正一些學(xué)生若干錯誤概念。我覺得這一點(diǎn)很重要，因?yàn)榭茖W(xué)課不僅應(yīng)關(guān)注過程，它應(yīng)是過程與結(jié)果的統(tǒng)一體。在課堂教學(xué)中，我們一定要給予學(xué)生一個清晰的正確的科學(xué)概念（當(dāng)然這需要策略，不能將這種“給予”用“灌輸”來代替）。

為全面提升學(xué)生對水的認(rèn)識，感受到生命離不開水。我引導(dǎo)學(xué)生從“有哪些證據(jù)說明人、其他動物、植物體內(nèi)含有大量水份？”“這些水份在動植物體內(nèi)有哪些作用？如果沒有水，它們將會怎樣？”這兩大問題（實(shí)際是三個問題）入手進(jìn)行有針對性地思考，從而感悟“生命離不開水”；然后結(jié)合扇形圖（幾種生命體的含水量），使學(xué)生形象地認(rèn)識水在生命體中所占的比例之大，從而加深對水幫助動植物新陳代謝，生命活動離不開水的理解。

同時，我意識到教材中“動手做”部分的重要性。通過現(xiàn)象取出并對比幾種植物體中的水含量這一活動，使學(xué)生能通過想多種辦法，親自動手，經(jīng)歷一個簡單的科學(xué)探究過程。不僅增強(qiáng)了他們動手動腦能力，而且使學(xué)生對水在生命體中的重要性有一個更感性的認(rèn)識，在探究活動中更能感受到無窮的樂趣。

當(dāng)然，本節(jié)課自已感覺還存在不少問題，主要是動手時間太少，“取水”方法（受實(shí)驗(yàn)器材的限制）并對比的方法不是很科學(xué)。在以后的教學(xué)中一定要靈活機(jī)動，并在課前實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備上要下功夫。

第五篇：誰說生命誕生離不開水

誰說生命誕生離不開水

寫了一封信，信中對生命搖籃的推測和描述至今還回響在我們耳邊。他經(jīng)過一番深思熟慮后認(rèn)為，只要在濕潤環(huán)境下布置好適當(dāng)?shù)牟牧?，再給一點(diǎn)點(diǎn)光照、熱量或電火花刺激，就可以通過單純的化學(xué)反應(yīng)創(chuàng)造出生命。

地球上的無生命物質(zhì)如何、又在哪里轉(zhuǎn)化為生命物質(zhì)？目前我們還拿不出切實(shí)的證據(jù)來回答這個問題。從達(dá)爾文時代起，另外一些生命起源的假說也開始流行起來，有人說生命誕生于海底熱液黑煙囪旁，有人說是在冰川中，有人則認(rèn)為是在地球那充滿輻射的首片海灘上。如果硬要我們選的話，恐怕大多數(shù)人還是青睞原始湯假說。

這么多年來，我們已經(jīng)列出許多更詳細(xì)的配方，用以展現(xiàn)早期地球怎樣“煨燉”出有機(jī)小分子、有機(jī)小分子再怎樣搭建復(fù)雜生命基石（如氨基酸、DNA、RNA等）的可能過程。這個過程除了需要正確的化學(xué)物質(zhì)外，還需要溫度和陽光，可能還要來幾道閃電，此外，也是最重要的，還需要水，因?yàn)樗菢?gòu)成碳基生命所必不可少的溶劑。

不過在斯蒂文·本納（Steven Benner）看來，上面的描述都是騙人的童話。他說：“我們總以為水的性質(zhì)對生命來說很理想，其實(shí)恰恰相反，水是具有腐蝕性的?！北炯{是美國佛羅里達(dá)州韋斯特海默科技研究所（Westheimer Institute of Science and Technology）的一名化學(xué)家，已經(jīng)在合成生物學(xué)的前沿領(lǐng)域工作了30年。而合成生物學(xué)本身，就是想在試管中重新構(gòu)建出讓物質(zhì)具有生命活性的化學(xué)條件。本納并不是一個人，隨著水的破壞效應(yīng)漸趨昭顯，許多研究者不禁要問：是時候擠掉生命配方中的水分了嗎？

我們這顆行星地表的70%都被海洋所覆蓋，我們身體重量的60%都被水所占據(jù)。幾乎沒有生命能長期脫離水而生存。對地球上的生命而言，水是能溶解有機(jī)分子、支撐有機(jī)反應(yīng)的完美媒介，有了它才能完成生命活動的核心過程。

但這個“完美溶劑”也是個大麻煩。生物大分子不僅僅是“溶解于水”這么簡單，水分子中富含電子的氧也會攻擊這些大分子，讓它們變得七零八落。本納說：“眼下你身體里一個個細(xì)胞中的DNA正以每秒好幾次的速度丟失著氨基基團(tuán)，這都是拜水所賜。”生命只有通過化學(xué)反應(yīng)不停修修補(bǔ)補(bǔ)，才能聰明地維持自身大分子的完整無缺。

濕漉漉不好辦

可惜地球上的首個生命沒時間開發(fā)出這類修補(bǔ)策略。在深入人心的“RNA世界”理論中，RNA被描述成第一種能夠自我復(fù)制的分子，也是今天以DNA為遺傳物質(zhì)的生命的先驅(qū)。與DNA類似，RNA是由核苷酸組成的。核苷酸是一種復(fù)雜的有機(jī)大分子，由堿基和核糖這兩種較簡單的成分組成。數(shù)十年的研究表明，在水中合成核苷酸其實(shí)是件很棘手的工作。每個獨(dú)立的小環(huán)節(jié)都是好好的，它們卻無法順暢地銜接。本納說：“目前我們還停留在這么一種階段：把第7步的產(chǎn)物刮下來，小心翼翼地舀進(jìn)燒瓶后才能開始第8步?！比绻麤]能在合適的時間將合適數(shù)量的各種分子舀進(jìn)去，那就只能得到一團(tuán)粘乎乎亂糟糟的東西。

10年前，本納取得了一項(xiàng)突破。他證明硼酸鹽（這類礦物中含有不同比例的硼元素和氧元素）可以在核糖搭建過程中充當(dāng)腳手架。如此一來，這一步化學(xué)反應(yīng)就成為了一種不需要人工干預(yù)的過程，更有可能自然發(fā)生了（參見《科學(xué)》雜志，第303卷，196頁）。但是怎么把核糖接到堿基上仍不得而知，直到2012年，本納終于提出了一個簡單而大膽的建議：造生命，先去水。只要把水換成一種富碳貧氧的有機(jī)溶劑，比如甲酰胺（CH3NO），那么至少從理論上來說，正確的組分就能立即粘合在一起并連接成RNA（參見《化學(xué)研究報告》，第45卷，2025頁）早期地球大氣中的氫氰酸（hydrogen cyanide）溶于水會生成甲酰胺（formamide）。甲酰胺的沸點(diǎn)比水高，因此，在環(huán)境溫度很高時，水或許已經(jīng)蒸發(fā)殆盡了，甲酰胺卻只是變得更加濃縮。硼酸鹽是火成巖剝蝕的產(chǎn)物，散布于今天的地表。本納找來找去，終于在如今的地球上找到了一處地方，它既酷熱難當(dāng)又產(chǎn)出硼酸鹽，完美地集合了生命源頭可望而不可及的要素。這就是美國加利福尼亞州的死亡谷。本納說，生命搖籃可能和它非常相似。

本納的化學(xué)路徑為生命提供了首張“一鍋合成法”配方，雖有些爭議，卻可能在沒有人工干預(yù)的情況下“煮”出生命的濃湯。德國奧斯納布呂克大學(xué)的化學(xué)家阿曼·穆爾基德亞尼安（Armen Mulkidjanian）也熱衷于早期生命合成方面的研究，但是面對在遠(yuǎn)古的死亡谷中提煉出生命這種事，他發(fā)現(xiàn)了一個問題：“世界上的硼酸鹽礦物全是在較年輕的巖石中找到的。”直到距今大約30億年前，硼酸鹽在地表的富集程度才足以啟動生命起源的化學(xué)機(jī)制，這已經(jīng)比我們預(yù)想的晚了10億年，而在那之前，沒有任何證據(jù)表明硼酸鹽足夠富集。

那么，生命到底起源于哪兒呢？穆爾基德亞尼安在俄羅斯東部的勘察加地?zé)釄鲋姓业搅遂`感。這些地?zé)狳c(diǎn)是流體在地殼中穿行時、以蒸汽形式?jīng)_出地表后形成的，而流體能從途經(jīng)的巖石中濾得養(yǎng)分，并將其一點(diǎn)點(diǎn)富集起來。在地?zé)釤焽柚薪?jīng)常能發(fā)現(xiàn)硼酸鹽，同時這些地方也能找到構(gòu)成甲酰胺的化學(xué)物質(zhì)。此外，地球上似乎沒有任何一處地方像堪察加地?zé)釄瞿菢樱c離子/鉀離子的比值與活細(xì)胞內(nèi)部一致。這項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)上的“巧合”讓穆爾基德亞尼安變得更加大膽，堅(jiān)信正是類似的環(huán)境才使生命萌芽（參見《美國國家科學(xué)院院刊》，第109卷，E821頁）。

穆爾基德亞尼安對本納故事的“改編”得到了很多人的支持?！暗?zé)釄龊镁秃迷谀転樯鹪刺峁┓€(wěn)定的條件，因?yàn)檫@些化學(xué)條件都是由地球內(nèi)部供給的，不像外生條件那么多變，”意大利羅馬第一大學(xué)的歐內(nèi)斯托·迪毛羅（Ernesto Di Mauro）說道，“如果把本納的觀點(diǎn)置于地?zé)釄龅拇罂蚣苤?，你得到的‘起源現(xiàn)場’就沒什么弱點(diǎn)了?！?/p>

地?zé)峄瘜W(xué)途徑可能非常適合首個生命的誕生。圖片來源：《新科學(xué)家》

但別高興得太早。這類“現(xiàn)場”需要40億年前的地球能夠提供像死亡谷或勘察加地?zé)釄鲞@樣的干燥環(huán)境。放在十年前，也許所有人都會覺得這不是問題：地球那時身處名為“冥古宙”的地質(zhì)時期，氣候酷熱得似被地獄之火炙烤。然而近10年來，地質(zhì)學(xué)家對“早期炙熱地球”的觀點(diǎn)漸漸不再熱衷。他們的主要證據(jù)來自一種細(xì)小的礦物晶體——鋯石。它們每顆直徑不超過1毫米，質(zhì)地堅(jiān)硬耐磨，因此，即使由它們參與形成的巖石被后來的構(gòu)造活動毀掉，鋯石也能存留下來。

細(xì)致的研究表明，鋯石晶體是在涼爽濕潤的條件下形成的，這暗示：地球在自己的童年期是濕漉漉的，陸地恐怕只占到地表的5%或10%。美國帕薩迪納市加州理工學(xué)院的行星科學(xué)家約瑟夫·柯什文克（Joseph Kirschvink）的想法更離奇，他猜想當(dāng)時根本沒有一塊干燥的陸地。這讓他得出了一個看似離經(jīng)叛道的結(jié)論：如果最初的生命不需要水，那它就不可能起源于地球。

生命來自火星？

搜索地外生命一般也把“跟著水走”奉為圣旨，然而近年來在太陽系內(nèi)外的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)讓人們開始重新審視這種假設(shè)?？率参目艘恢笔恰暗厍蛏鹦瞧鹪凑f”的擁躉，從1996年曝出ALH 84001號火星隕石藏有41億年高齡“細(xì)菌”化石的不實(shí)新聞時起，他就對此非常熱心。在他看來，雖然現(xiàn)在人們已經(jīng)達(dá)成一致，認(rèn)為這些“細(xì)菌”不過是形似細(xì)胞的巖石結(jié)構(gòu)，但是我們也不能因此而貶低火星起源說?！敖o火星起源說敲喪鐘還為時過早，”柯什文克說道。如果生命起源需要干燥的環(huán)境，火星確實(shí)占盡天時地利。盡管火星的北極地區(qū)一度是個大洋盆，但它南部的高地從來沒有被水淹沒過?？率参目苏f：“RNA世界在那兒應(yīng)該混得不錯?！彼J(rèn)為后來——可能就在那些我們今天熟悉的、以DNA為本的細(xì)胞生命從RNA世界中誕生之后，一顆小行星撞擊了火星表面，將攜帶這些細(xì)胞的巖石和冰塊大塊大塊地拋出大氣層。也許區(qū)區(qū)9個月之后，它們中的一些就得以抵達(dá)地球。

2013年8月，本納在意大利佛羅倫薩舉行的戈?duì)柕率┟芴氐厍蚧瘜W(xué)大會上表示，柯什文克的論述是合乎邏輯的。本納說：“有關(guān)證據(jù)似乎正一點(diǎn)點(diǎn)增加，以證明我們實(shí)際上都是火星人，證明生命起源于火星然后乘著石塊來到地球?！边@些言論引發(fā)了一眾媒體的矚目。

就在幾周前，美國檀香山市夏威夷大學(xué)的詹姆斯·斯蒂芬森（James Stephenson）及其同事，為這個理論提供了進(jìn)一步支持。他們證明，本納化學(xué)路徑中的一種關(guān)鍵組分在火星上產(chǎn)量豐富。在對代號MIL 090030、有著13億年歷史的一塊火星隕石進(jìn)行分析之后，他們發(fā)表了結(jié)果，證明其中富含硼元素（參見《公共科學(xué)圖書館?綜合》，DOI: 10.1371/journal.pone.0064624）。“實(shí)話說，我很驚訝，”斯蒂芬森說，“以前竟然沒人好好檢查過火星樣品中的硼元素。”他還表示，他很快就會和本納合作，進(jìn)一步完善這個想法。穆爾基德亞尼安同意，早期火星的自然條件可能適合生命起源，并且苦笑著指出了證據(jù)，表明那時的火星恐怕還擁有與勘察加相似的地?zé)釄?，這可是他最推崇的生命搖籃樣式。

但是他很懷疑，干燥之地誕生的生命乘著火星隕石到達(dá)濕漉漉的地球后，還能不能適應(yīng)得了。遺傳學(xué)研究表明，我們地球上的生命都可以追溯到一小群細(xì)胞，它們依靠共享基因產(chǎn)物存活，最終創(chuàng)造出一個單細(xì)胞生命體，它就是我們的“最后普遍共同祖先”（last universal common ancestor）。穆爾基德亞尼安說：“如果你把一個原始火星細(xì)胞扔進(jìn)地球的大海里，它恐怕不大可能孤零零地繁殖。”更可能的情況是：它將一整套微生物生態(tài)系統(tǒng)從火星搬到了地球。

地球上的生命，有可能最初起源于火星。因?yàn)榘凑找恍┳钚卵芯康挠^點(diǎn)，那里的環(huán)境比濕漉漉的地球更適宜生命的誕生。圖片來源：barewalls.com 回歸達(dá)爾文

這會引申出一個更大的問題。不管這種柔弱的早期生命形式在哪種環(huán)境哪顆行星上萌芽，當(dāng)它們第一次接觸潮濕的環(huán)境時，水的腐蝕性肯定會讓它們痛不欲生。所有的證據(jù)都表明，與水的“第一次親密接觸”發(fā)生在很早以前，畢竟生命已經(jīng)在海洋中繁榮了幾十億年。“這里有個悖論，”本納承認(rèn)，“為了解決水的問題，我們把水撇開了，但緊接著又得繞回水里?！彼f，唯一切實(shí)的解決方法是，讓一個干燥的搖籃慢慢變得濕潤，然后讓各種各樣的分子物競天擇、生死由命?；蛘撸覀兛梢园压适略俣喔膭右恍?。美國亞特蘭大市佐治亞理工學(xué)院的化學(xué)家尼古拉斯·哈德（Nicholas Hud）指出，大多數(shù)研究者認(rèn)可DNA是RNA以某種方式進(jìn)化而來的，因此我們至少應(yīng)該思考一下這種可能性——RNA是由另一種在水中性質(zhì)穩(wěn)定的分子進(jìn)化而來的。他說：“我看著RNA時，發(fā)現(xiàn)這種分子表現(xiàn)完美、無懈可擊，但要做到這個地步很難?！彼J(rèn)為，這種完美性也許泄露了天機(jī)，說明自然選擇參與塑造了RNA?！澳膫€才更接近事實(shí)？生命起源于火星，空運(yùn)至地球，移居他鄉(xiāng)后重續(xù)漫漫進(jìn)化路？還是起源于地球卻改了開頭，從一種不同于RNA的分子開始？

哈德的想法可以把柯什文克的火星故事、本納的化學(xué)反應(yīng)都扔到一邊，但我們需要重新思考有關(guān)生命化學(xué)起源的基本假設(shè)，畢竟它目前還以RNA為根本?？磥恚退阍谏鹪粗?，要解決水之疑難，可能終究還要依靠自然選擇原理。生命的起源和消逝，都與達(dá)爾文息息相關(guān)。

編譯自：《新科學(xué)家》，No more primal soup: Creating life without water

擴(kuò)展閱讀

無水之境

2013年，NASA的機(jī)遇號火星車發(fā)現(xiàn)了火星上流淌過汩汩清泉的證據(jù)。而存在可飲用水，至今仍被當(dāng)作火星可能棲居生命的證明。但當(dāng)我們意識到水有礙于地球早期生命（見正文）時，我們是不是該去別處找找了呢？

實(shí)際上，美國航空航天局（NASA）和其他地方的天體生物學(xué)家，老早就把“生命離不開水”扔一邊了。除了地球和火星之外，太陽系里最可能有生命的當(dāng)數(shù)土衛(wèi)六（Titan）。它是土星最大的衛(wèi)星。卡西尼號探測器從2004年起開始進(jìn)入環(huán)繞土星的軌道，記錄下了土衛(wèi)六的稠密大氣，以及大氣下的崎嶇地貌和平坦洋面。但土衛(wèi)六的海洋并非蓄滿水，而是甲烷和乙烷這些烴類物質(zhì)。美國紐約州康奈爾大學(xué)的行星科學(xué)家喬納森·魯奈（Jonathan Lunine）說：“土衛(wèi)六是個好地方，做無水環(huán)境下化學(xué)自組織實(shí)驗(yàn)很不錯?！?/p>

土衛(wèi)六泰坦是太陽系里除地球外唯一擁有液態(tài)湖泊的地方。盡管那些湖泊里并不是水，但天體生物學(xué)家已經(jīng)在研究那里誕生生命的可能性。圖片來源：NASA/卡西尼

土衛(wèi)六上寒冷刺骨，溫度低達(dá)-180℃，生命即便存在，也沒法用和地球生命相似的化學(xué)原理生存。實(shí)驗(yàn)室模擬確認(rèn)，盡管這顆星球這么寒冷，其表面仍然能生成構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本物質(zhì)——氨基酸。雖然對我們地球生命碳化學(xué)過程至關(guān)重要的共價鍵無法快速形成和斷裂，較弱的范德華力卻變得足夠強(qiáng)韌，可以在生物化學(xué)過程中扮演出彩的角色。

可能用來支撐生命的化學(xué)路徑如此琳瑯滿目，無論生命起源時離不離得開水，無論它們需要的是什么，我們都應(yīng)該放飛想象、海納百川。畢竟，我們已經(jīng)通過NASA開普勒太空望遠(yuǎn)鏡這樣的項(xiàng)目找到了2000多顆奇異的行星，它們環(huán)繞在別的太陽身旁，絕大多數(shù)都與地球大相徑庭。魯奈說：“在探索未知領(lǐng)域時，我們不能被已知的東西限制住。我們也不能在尋找生命起源的鑰匙時，被‘水環(huán)境’這片葉子遮住眼睛?！?/p>

晉中中公教育