生命的起源与演化.doc

第一节生命的起源

生命起源的假说
（一）生命起源的假说
1神创论(creationism)：认为生命是神或上帝创造的。
2宇生论(cosmozoatheory)：认为生命是宇宙的固有现象，从宇宙存在那天起，就有生命的存在。地球上的生命是从宇宙间其它星球而来。
认为生命是宇宙的固有现象，从宇宙存在那天起，就有生命的存在。地球上的生命是从宇宙间其它星球而来。现在认为宇宙起源于150亿年前的大爆炸，那时宇宙中连原子都不存在，当然不可能有生命。但地球上部分原始的有机物，如氨基酸、嘌呤、嘧啶等，的确可能来源于星际空间。
3自然发生说(spontaneousgeneration)：认为生命是从非生命的物质产生出来的。
公元前300年希腊哲学家亚里士多德提出了著名的生命自生论（自然发生说）：认为生命是从无生命物质中直接自然发生的。这种观点统治生物学界长达千年之久。

巴斯德的鹅颈瓶实验彻底否定自然发生说，证实细菌酵母菌等不能不能自然发生

4化学进化说(biochemicalevolution)：生命由无机的小分子一步一步演化而来。
（1）1924年俄国的奥巴林和英国的荷尔丹提出。
（2）原始地球的环境与现在有很大的不同。那时地球表面火山活动频繁，喷发出大量还原性气体，地球大气由CO、CH4、HCN、H2S、NH3等还原性气体组成，O2含量极少。火山活动产生大量的热，同时紫外线强烈，闪电发生频繁，强度大。在这样的环境下，生命可以由无机的小分子一步一步演化而来。
二、地球的生命史：演化三部曲
演化三步曲一：从无机分子形成有机小分子
生命产生必需的有机小分子：氨基酸、嘌呤、嘧啶等是怎么来的呢？有两种假设：
1.来自地外：彗星、小行星和流星携带到地球。
证据：陨石中含有氨基酸，表明无机分子生成有机分子能够在与宇宙中进行。
2.地球表面合成：通过放电、加热和紫外线辐射等催化无机分子合成。
证据：米勒实验：模拟原始地球的条件可以合成几种氨基酸和有机酸。
演化三步曲二：从有机小分子形成有机大分子
生命需要蛋白质、核酸以及多糖等大分子。大分子如何形成？
1.有机小分子在海洋中积累到一定程度，之间可以形成化学键，逐渐聚合为大分子。
2.存在一些机制，如在热的黏土或岩浆上，能够将物质浓缩，加速聚合反应过程。这个过程也已经可以在实验室重复出来，SidneyW.Fox加热近于干燥的氨基酸混合物，得到了多肽。
演化三步曲三：从有机大分子形成原始细胞
最初的细胞是如何在富含盐和有机大分子的原始池塘中产生的？
（1）团聚体学说（coacervatedroplets）：俄国生物学家奥巴林最早提出。在一定的温度、pH和盐浓度下，蛋白质和核酸的大分子胶体会聚成液滴。团聚体能够从周围液体中吸收大分子，自身不断长大。
（2）微球体学说（proteinoidmicrospheres）：1960年由美国科学家Fox提出。将热的多肽溶液冷却，微球体就自动形成，表面有双层膜。可选择性吸收介质中的物质。否定了生命发生对原始海洋的依赖，因而被称为“陆相起源说”。
（评论：演化中产生的团聚体或微球体与外界有严格界限，有自身的组织结构。能够富集化学物质，使不同物质间化学反应的可能性增加；无机催化剂（如金属离子）和有机催化剂（如蛋白质）对化学反应的催化作用也大大加强。总之，小体能够对其内部的化学反应进行选择和调节。这两种模型虽然都假设了原始细胞所具有的某种代谢功能，但都不能解释它们如何进行自我复制。）

生命起源中的重要事件：自我复制分子的起源
原始的RNA担负着遗传信息的载体和酶的双重功能，可能是最早出现的生命大分子。
（遗传信息的传递建立于RNA的复制之上）
出现顺序：RNA—pro-DNA

真核细胞的起源
叶绿体和线粒体是小的原核生物共生在大细胞中产生的。线粒体来源于好氧异养的原核生物；叶绿体来源于光合自养的原核生物。

(1)至少在35亿年前生命可能就已经在地球上出现了。
(2)23亿年前地球上的大气和海洋中完全没有氧气，充满了产甲烷微生物（古核生物），过量的甲烷产生温室效应，使地球在太阳光微弱的情况下保持温暖，这种情况一直持续到大气中充满氧气。（好氧细菌在30亿年前就出现）
{詹氏产甲烷球菌可能是原始生命的最早形式，还有可能是外星球上最有可能存在的生命形式。}
(3)光合作用的证据：氧化铁的出现
约30亿年前能进行光合作用的细胞（蓝藻）出现，光合放氧首先使原始海洋中的铁氧化成红色的Fe2O3沉淀下来，形成有红色条带的沉积层。铁氧化完成后，氧进入大气层，氧化了还原性气体。氧的积累，在紫外线的作用下，使臭氧（ozone）层形成，为生命12亿年前登陆创造了条件。
<蓝藻光合放氧活动对地球环境的影响>
1）氧气缓慢积累，使细胞能够利用耗氧代谢产生更多能量，为真核生物和多细胞后生生