冥古代的定义是什么?
[编辑本段]冥古宙简介
冥古宙(Padean Eon)是地质年代中的一个宙,开始于同位素年龄4567.17±0.7百万年(Ma),结束于3800百万年(Ma)。
冥古宙一词最初是由普雷斯顿?克罗德于1972年所提出的,原本是用来指已知最早岩石之前的时期。
因为这个时期的岩石数据很少还存在于地球上,所以并没有正式的细分。但月球的地质时代的某些主要区分是落在冥古宙这个时期的,所以有时会将这些区分用在指地球同一时间的时期上。
在20世纪的最后一个年代,地质学家从格陵兰西部、加拿大西北部和西澳大利亚州里确认到了某些冥古宙的岩石。现已知最早岩石的结构(依苏阿绿岩带)是由格凌兰有着约38亿年历史的沉积层,混着一点贯穿了岩石的火山岩脉所组成。零散的锆石结晶沉积在西加拿大和西澳的杰克山中的沉积物里,最早的约有四十四亿年之久的历史,非常接近地球形成的推测时间。
冥古宙是最早的一个地质年代,开始时间定义为地球形成时。
冥古宙的下一个宙是太古宙。
[编辑本段]冥古宙细分
冥古宙时期,也就是地球形成段时期。
时间表述单位为宙、代、纪、世、期、阶;地层表述单位为宇、界、系、统、组、段。在形成过程中的时间(年龄)和顺序。地质年代可分为相对年代和绝对年龄(或同位素年龄)两种。
在地质学上,可以把恐龙中最早出现于侏罗纪的喙嘴龙作为代表,它是出现在显生宙——中生代——侏罗纪,生存在显生宇——中生界——侏罗系地层,
相对地质年代是指岩石和地层之间的相对新老关系和它们的时代顺序,把地球时期分为隐生宙和显生宙,这两个大的时期。地质学家和古生物学家根据地层自然形成的先后顺序,将地层分为5代12纪。即早期的太古代和元古代(元古代在中国含有1个震旦纪),以后的古生代、中生代和新生代。古生代分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪,***7个纪;中生代分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪,***3个纪;新生代只有第三纪、第四纪两个纪。
按世界上生命的进化时间分,目前,地球上已知的、最早时期,就被分为冥古宙(也有的人称为冥古代)。
冥古宙,就是地球刚刚形成,生物(指数量比较多的生物,不特指最早出现在数量较少的原核生物——细菌)还没有出现的时期。冥古宙就是从距今约4570百万年到3800百万年,这一段长达近八亿年的漫长时间。在这近八亿年的时间中,人们又把它分成了隐生代、原生代、酒神代、早雨海代 ,四个时期。
隐生代,从地球诞生的初期,大约距今4570百万年到4150百万年前,这一段长达420百万年的时间。隐生代,就是在地球上,还没有生物(包括最早的原核生物和真核生物,细菌也没有出现)出现的一段时间。
隐生代,也是地球刚刚形成的时期。
初生的地球,在围绕太阳不断地旋转和凝聚物质的过程中,由于本身的凝聚、收缩和内部放射性物质如铀、钍等元素的蜕变产生了热,温度不断增高,其内部的温度甚至于达到了炽热的程度;于是,初生的地球上的重物质,就沉向了内部,形成了地核和地幔;而较轻的物质,则分布到了表面,就形成了初生地球的地壳。
初生的地壳非常薄,而地核的温度又很高。因此,初生地球上的火山就不断爆发,从火山喷发出来的气体,又构成了地球的大气层。
当时的大气层的主要成分是氨、氢、甲烷、水蒸气。
水是原始大气层的最主要成分,原始的地球的地表温度高于水的沸点,所以,当时地球上的水,都是以水蒸气的形态存在于原始大气层中。当时,地球的地表在不断地散热,温度下降,水蒸气就又被冷却,还原成了了常见的水的形态。又过了一段漫长的时间,地球内部的温度逐渐降低,地面温度终于降到了水的沸点以下,于是倾盆大雨从大气层中回到了地表,从天而降的大雨,在当时的地球表面的低处不断的汇集,就形成了当时地球上的江、河、湖和海洋。
向后的这一段时间,就是原生代、洒神代、早雨海代,这三个时代。
原生代,就是从距今约4150百万年到3950百万年前的,长达200百万年的一段时。原生代,就是以出现了最早的生物——原核生物——细菌,为名的。
酒神代,指从距今约3950百万年,到3850百万年前,长达100百万年的时间。在距今约3950百万年的时候,就已经出现了古细菌(同为原核生物,是细菌的进化生命体)。在酒神代,地球地表不断地降温,原始大气层中充满了“水蒸气”的常温体——小水珠(也就是“水蒸汽”),有一点像酒不断地挥发出酒精中含有的水一样,就被称为了“酒神代”。
早雨海代,指从距今约3850百万年,到3800百万年前,长达50百万年的一段时间。在这个时候,大气层中的水不断地从天而降,地球上出现了海洋和其他的水,故名“早雨海代”。
科学家们称冥古宙时期的海洋为“原始海洋”。原始海洋的盐分较低,而有机物质却异常丰富,就有了生命形成的一个初步条件。当时的地球,由于大气层中无游离氧元素,因而,就在大气层之中,就没有形成臭氧层阻挡一些对生命的形成不害的物质,也没有吸收走太阳光带来的紫外线,紫外线直射到地球表面,成为了合成有机物的合成机制之一。但是,当时的地球天空放电也可能是最重要的机制之一,因为“电”这种能源,能提供的能量比较多;电又是在靠近海洋表面的地方释放,在那里,它作用于还原性大气层,合成后的有机物质,就很容易被雨水冲淋到原始的海洋中。
原始地球的原始海洋,因为含有非常多的有机合成物质,就成为了“生命的摇篮”。
在这一段时间中,生命进化的条件非常苛刻,有的条件缺一不可,像带来巨大能量的闪电、太阳光的紫外线等等。
这一段时期的生命进化历程,在现代,已经有美国科学家米勒做的一个广为人知的实验中可以得出:这些条件,就是生命体进化的初期,从无机小分子进化为有机小分子的阶段中所需的条件。
在这个实验中,一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋,其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”。米勒先给烧瓶加热,使水蒸汽在管中循环,接着他通过两个电极放电产生电火花,模拟原始天空的闪电,以激发密封装置中的不同气体发生化学反应,而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体,又流回底部的烧瓶,即模拟降雨的过程。经过一周持续不断的实验和循环之后。米勒分析其化学成分时发现,其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物,同时还形成了氰氢酸,而氰氢酸可以合成腺嘌呤,腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。米勒的实验试,向人们证实,生命起源的第一步,从无机小分子物质形成有机小分子物质,在原始地球的条件下是完全可能实现的。
生命的进化,在化学进化论中,已经可以证明的东西,又可以分为三个阶段。
第一个阶段,生命从无机小分子,进化成为有机小分子,即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的,这一过程已经有过了米勒的实验大致上,可以证实了,在这里,就不在细说。
第二个阶段,从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始地球上的原始海洋中发生的,即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质,经过长期积累,相互作用,在合适的条件下:比如,黏土的吸附作用、引力之下,通过了综合作用和聚合作用,就形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。
蛋白质分子和都核酸分子是生命形成的最重要基础。
蛋白质是生命形成的必要物质之一,可以说没有蛋白质,就可能没有生命的形成,也就没有了我们人类。因为,蛋白质是与生命及各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。人体中的每一个细胞和所有的重要组成部分都有蛋白质的参与,在人体的各种物质比重中,蛋白质大约占人体重量的16。3%,就是一个体重100千克的人,在他的身体中,蛋白质就要占有16。3公斤。人体中的蛋白质通过缩合作用或聚合作用,就形成了人体内的原始的蛋白质分子与核酸分子。人们还根据蛋白质的种种特性,开始了一个名叫《蛋白质组学》的学派,这个学派,是源于蛋白质与基因组学,这两个词的组合,意思就是:“一种基因基因组,所表达的全套蛋白质”,简单来说,就是扬一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。这个蛋白质组学的意义,就在研究蛋白与蛋折之间相互作用等等,由此获得蛋白质水平上的,关于疾病发生、细胞新陈代谢等过程的,整体的、全面的认识,这个概念最早是在1995年提出的。
蛋白质是一种复杂的有机化合物,旧称“朊”。组成蛋白质的基本单位是氨基酸,氨基酸通过脱水缩合形成肽链。蛋白质是由一条或多条多肽链组成的生物大分子,每一条多肽链有二十——数百个氨基酸残基不等;各种氨基酸残基按一定的顺序排列。蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种“标准”氨基酸,在蛋白质中,某些氨基酸残基还可以被翻译后修饰而发生化学结构的变化,从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以一起,往往是通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物,折叠或螺旋构成一定的空间结构,从而发挥某一特定功能。产生蛋白质的细胞器是核糖体。
被食入的蛋白质在体内经过消化分解成氨基酸,吸收后在体内主要用于重新按一定比例组合成人体蛋白质,同时新的蛋白质又在不断代谢与分解,时刻处于动态平衡中。因此,食物蛋白质的质和量、各种氨基酸的比例,关系到人体蛋白质合成的量,尤其是青少年的生长发育、孕产妇的优生优育、老年人的健康长寿,都与膳食中蛋白质的量有着密切的关系。
核酸,也是生物大分子化合物结构,为生命的最基础物质之一。核酸可分为核糖核酸,简称RNA和脱氧核糖核酸,简称DNA。
RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用,其中转移核糖核酸,简称tRNA,起着携带和转移活化氨基酸的作用;信使核糖核酸,简称mRNA,是合成蛋白质的模板;核糖体的核糖核酸,简称rRNA,是细胞合成蛋白质的主要场所。
DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础。DNA又称脱氧核糖核酸,是染色体的主要化学成分,同时也是基因组成的,有时被称为“遗传微粒”。DNA是一种分子,可组成遗传指令,以引导生物发育与生命机能运作。主要功能是长期性的资讯储存,可比喻为“蓝图”或“食谱”。其中包含的指令,是建构细胞内其他的化合物,如蛋白质与RNA所需。带有遗传讯息的DNA片段称为基因,其他的DNA序列,有些直接以自身构造发挥作用,有些则参与调控遗传讯息的表现。
核酸不仅是基本的遗传物质,而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置,因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。
核酸在实践应用方面有极重要的作用,现已发现近2000种遗传性疾病都和DNA结构有关。如人类镰刀形红血细胞贫血症是由于患者的血红蛋白分子中一个氨基酸的遗传密码发生了改变,白化病患者则是DNA分子上缺乏产生促黑色素生成的酷氨酸酶的基因所致。肿瘤的发生、病毒的感染、射线对机体的作用等都与核酸有关。70年代以来兴起的遗传工程,使人们可用人工方法改组DNA,从而有可能创造出新型的生物品种。如应用遗传工程方法已能使大肠杆菌产生胰岛素、干扰素等珍贵的生化药物。
第三个阶段,从生物大分子物质组成多分子体系。
这一过程是怎样形成的呢?前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说。
他通过实验表明,将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中,它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴,这些小滴就是团聚体。奥巴林等人认为,团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象。例如,团聚体具有类似于膜那样的边界,其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物,还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应,反应的产物也能从团聚体中释放出去。另外,有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说,以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。
第四个阶段,就是有机多分子体系,演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的,是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前,人们还不能在实验室里验证这一过程。
生命的进化是从最原始的无细胞的原核生物,进化为真核单细胞生物;然后,又按照不同的方向发展、进化,向着真菌界、植物界、动物界发展。
细菌,广义的细菌,即为原核生物,是指一大类细胞核,无核膜包裹,只存在称作拟核区(或拟核)的裸露DNA的原始单细胞生物,包括真细菌和古生菌两大类群。
人们通常所说的即为狭义的细菌,狭义的细菌为原核微生物的一类,是一类形状细短,结构简单,多以二分裂方式进行繁殖的原核生物,是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体,是大自然物质循环的主要参与者。
地球上最早的细菌,开始了生命的进化,又经过了几亿年的岁月,进化成了古细菌;古细菌,又经过几亿年进化成了原核生物——藻类生物。这就是太古宙时期。
备注:
冥古宙时期,也就是地球形成段时期。