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  • 1. (2024高三下·黄陂模拟) 阅读下面的文字,完成下面小题。

    亿万年前的生命“氧”成记

    今天,人们对氧气的存在已经习以为常。如果把时钟拨回到几十亿年前,回到生命刚刚在地球上立足的时代,我们会发现那时地球上根本没有氧气,但在衰老恒星的演化过程中,恒星核心通过核聚变合成了氧,所以宇宙中氧的含量还是比较丰富的,仅次于氢和氦。不过,因为氧特别容易和其他元素发生化学反应,所以绝大部分的氧是以某种化合物的形式存在。这类化合物被称为氧化物,其中最常见的就是水。

    据科学家推测,在地球诞生的早期,其表面有大量的水。地球上演化出的第一批生物从未见过氧气,它们通过无氧呼吸获取能量,同时利用化学能合成身体所需的有机物。在海洋深处就有一个生机勃勃的生态系统,管虫等多种生物生活于其中。

    在距今约30亿年前,蓝细菌利用太阳能将水的氧原子的电子夺走,再传递给二氧化碳。这一过程必然伴随着水被不断地裂解并释放出氧气。所以,随着蓝细菌的繁殖,氧气就被源源不断地释放出来。一开始,氧气刚刚释放出来就会被消耗掉,这是因为氧气会与当时地球上还普遍存在的还原性物质发生反应,从而又回到了某种化合物的形态。但当这些“缓冲物质”耗尽后,氧气就逐渐在地球大气中积累。随着时间的推移,地球大气中终于出现了一定浓度的氧气。这段时期被称为“大氧化”时代,发生在距今约24亿-18亿年前。

    “大氧化”对于绝大部分厌氧生物而言是灭顶之灾。这些生物从未见过氧气,当然也不会利用氧气。对它们而言,氧气是有毒的,氧气会与其细胞中的各种生物分子发生反应,破坏细胞的正常功能。所以,“大氧化”必然伴随着一波“大灭绝”。同时,氧气浓度的上升又给地球的生命体指出了一条新的演化道路——如果能进行有氧呼吸,那么这种生物便可以得到更多的能量。

    随着氧气浓度的上升,一个单细胞生物如果具有利用氧气氧化有机物从而获得能量的能力,它就会具有明显的竞争优势。所以,很多单细胞生物逐渐演化出了有氧呼吸的能力,但直到此时,地球上还没有出现真核生物。

    什么是真核生物?真核生物是指那些人们通过显微镜可以看到其细胞核的生物,包括动物、植物、真菌、变形虫等。换句话说,几乎所有能形成复杂的多细胞个体的生物都是真核生物。现在,有科学家提出了一种假说——真核生物是由古细菌演化而来的。在几十亿年前的某一个瞬间,一个古细菌吞噬了一个细菌,或者说一个古细菌和一个细菌“融合”为一个新型细胞,结果导致细菌变为细胞中的线粒体,专门为新型细胞的有氧呼吸提供“服务”。之后,这个新型细胞的后代又形成了具有核膜的细胞核(简称细胞核),并逐渐把大部分基因都转移到位于细胞核内的染色质上,从而完成了向真核生物的演化。储存在细胞核内的基因不仅包括古细菌的全部基因,还包括细菌的大部分基因(所以今天线粒体DNA中只携带了少数线粒体基因,大部分线粒体的基因还是在细胞核中)。细胞核为真核细胞带来了显而易见的优势。

    与它的两个“祖先”相比,拥有线粒体和细胞核的真核细胞有很大的优势。线粒体为其提供充足的能量,细胞核则使其有足够的空间存放海量的遗传信息。如果将真核生物比喻为计算机,可以说,这台计算机拥有可以长时间续航的电池以及存储空间超大的硬盘。在这个基础上,细胞便可以演化出更加复杂的结构,执行更多的功能,同时运动能力也进一步增强。在此基础上,自然界演化出复杂的多细胞生物,如植物、动物,最后演化出能够思考、具有高级智慧的人类。

    虽然已经打下了如此充分的基础,但生活于“大氧化”时代的生物还是长时间处于比较简单的状态。研究发现,从“大氧化”完成到距今约8亿年前,地球上并未出现复杂的多细胞生物。这段时间长达10亿年,科学家将之称为“无聊的10亿年”。是什么阻碍了多细胞生物的诞生呢?这个问题目前并无公认的答案,科学界也是众说纷纭。然而,有一个事实是无法忽略的,即在这10亿年中,虽然地球的大气中已经“有氧”了,但氧气水平仍然处于较低的水平,估计通常不超过今天的氧气水平的10%,甚至可能低至0.1%。

    氧气水平较低导致细胞很难获得足够的能量,因此难以产生更积极的行为模式,也难以构建更复杂的组织结构。另外,也有学者认为,氧气水平较低可能有利于某些特定细菌的代谢活动,从而使海洋富含硫化氢。对于大部分生物而言,硫化氢具有毒性,因此也限制了生物的多样性发展。

    不过,在“无聊的10亿年”的末期,这一切都随着地球氧气水平的上升而结束了。由于某种未知的原因,地球的氧气水平在距今约8亿年前开始上升,并且最终在“寒武纪大爆发”的前夕接近今天的水平。“寒武纪大爆发”是地球生命系统早期发生的一次爆发式增加事件。具体是指距今5.4亿-5亿年前,地球海洋生命系统中“突然”出现了门类众多的后生动物(包括无脊椎动物和脊椎动物)。虽然出现“寒武纪大爆发”的原因目前科学界仍有争议,但是根据现有的科学证据,可以推测合适的氧气水平应该是其发生的一个必要条件。

     (摘编自杨冬《亿万年前的生命“氧”成记》)

    1. (1) 下列对原文相关内容的理解和分析,正确的一项是( )
      A . 宇宙中的氧是在恒星演化过程中产生的,其含量较丰富,但它是以氧化物的形式存在的,如地球上普遍存在的水。 B . 在氧气出现之前,地球上已经存在着进行无氧呼吸的生物,有的生活在海洋深处,组成了生机勃勃的生态系统。 C . 在距今约30亿年前,蓝细菌开始释放氧气,而随着蓝细菌的增多和“缓冲物质”的耗尽,地球逐渐积累了一定的氧气。 D . 细胞核存储所有基因,线粒体供能,两者的存在有利于细胞演化出更复杂的结构和更多功能,也利于复杂多细胞生物的出现。
    2. (2) 下列对原文相关内容的梳理,不正确的一项是( )
      A . 地球大气中氧气浓度的提高是一个漫长的过程,距今15亿年左右,地球大气中的氧气水平已经达到一定浓度。 B . “大氧化”时代导致了地球原有生命的“大灭绝”,但也有部分生物进化出了适应有氧环境的能力,得以生存。 C . “无聊的10亿年”末期,地球氧气水平开始上升,这让地球上的生命发展突破限制,迎来“寒武纪生命大爆发”。 D . “寒武纪生命大爆发”时期,地球上“突然”出现了许多种类的生物,这其中就包括了无脊椎动物和脊椎动物。
    3. (3) 下列对原文相关内容的分析和评价,不正确的一项是( )
      A . 这是一篇科普文章,讲解了氧气在原始生命诞生过程中的作用,但不少内容依然处于理论阶段,有待科学界证实。 B . 第六段中的“吞噬”和“融合”都指古细菌与某个细菌的结合,“专门服务”意味着线粒体主要负责有氧呼吸。 C . 第七段中的“两个‘祖先’”指的是古细菌和某一个细菌,两者融合就产生了拥有线粒体和细胞核的真核细胞。 D . 作者用打比方的方法介绍真核生物,用下定义的方法介绍“寒武纪生命大爆发”,使文章既生动又科学严谨。
    4. (4) 本文的标题“亿万年前的生命‘氧’成记”颇具匠心,请谈谈你的理解。
    5. (5) 作者在解说“无聊的10亿年”时的具体思路是怎样的?请结合原文进行概括。
    【知识点】
    考点
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