生命的起源与早期演化.ppt

主要内容生命是怎样产生的？
人并不是上帝以自己为模子造出来的，构成我们肉体的元素可能是几十亿年前在恒星的热核反应炉里产生的，曾经历过超新星爆发等种种剧烈的天文事件。
生命的种子也可能是天外来客播洒到地球上的，这个听上去很科幻的假说近年来正越来越受到科学家的认真对待。播种的使者可能是陨石、彗星，甚至可能是地外智慧生命派遣的飞船。生命起源于非生命物质，构成生命的基本元素与非生命物质的基本元素是同一的，所不同的是生命物质在长期演化进程中具有了不同于非生命物质的结构。

从广义的角度讲，生命的起源实际还包括元素的起源，甚至可以追溯到宇宙的起源。目前，一般把生命起源的过程划分为两个阶段：

化学演化（大分子生命物质的形成）过程

生物演化（结构形成）过程前生命物质的演化过程根据现代物理学的观点：
现在的宇宙处于急剧膨胀的状态，膨胀之初是很小的，通过大爆炸开始漫长的宇宙演化历史。

在漫长宇宙的演化进程中，经过核力、电磁力、重力的共同反复作用，逐渐产生了现代世界上的各种元素，包括C、H、O、S、P等构成生命的基本元素。元素诞生后，在宇宙空间的复杂因素作用下，不断发生物理学的变化和化学反应，产生了新的物质分子，包括生命小分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、糖类、脂类等。

生物小分子在合适的条件下逐渐聚合为生命大分子，如多肽、多糖、多核苷酸等，为生命的诞生奠定了物质基础。生命起源的四种模式米勒
著名化学家尤里
（1893-1981）的研究生1959年，德国科学家格罗特和维斯霍夫设计了一个用紫外线代替放电的实验，同样得到了氨基酸；
1961年，美国的生物化学家奥洛把氰化物加入实验混合物中，得到了很多种氨基酸及一些短链的肽，还制成了一种重要的生命物质——嘌呤；
1962年，奥洛又制成了核糖和脱氧核糖；
1963年，美国人波南佩鲁马做了同米勒相似的实验，他用电子作能源，制成了腺嘌呤；
19世纪70年代，组成蛋白质的20种氨基酸已能够全部通过人工模拟自然条件的方法合成。（2）起始于宇宙空间的前生命化学演化理查德·胡佛博士通过对一种名为“CI1碳基球粒陨石”的罕见陨石进行研究（这种陨石在地球上仅有九枚），他发现这种陨石上竟然有微生物的化石痕迹。化石生物残留中没有氮的痕迹或者说氮的含量低于检测范围

基因组测序发现，这些黑烟囱周围的古细菌非常原始，处于生命树源头的位置上。科学家因此提出原始生命起源于海底黑烟囱周围的理论，认为地球早期的生命可能就是嗜热微生物。正因为如此，寻找古老的海底“黑烟囱”，将可能为生命演化提供重要的科学证据。我国首次环球科学考察的“大洋一号”科考船，航行期间中国将对西、中太平洋海山区的富钴结壳和全球三大洋洋中脊上几个关键热液活动区的海底硫化物系统及其周边的极端生命现象开展考察。（青岛）奥巴林假说中关于生命起源的有机物产生阶段已多次为实验所证实，大的分歧出现在蛋白质与生命物质产生阶段。
在奥巴林生命起源假说中，海水是不可或缺的，它被认为是生命的摇篮。奥巴林派坚持认为，如果没有原始海洋，有机物质难以储存聚集，最终形成有自我复制功能的生命单体。
（4）起源于火山爆发过程中的前生命化学演化团聚体学说
微球体学说
由于温度高，地球上水量少，其间可能发生各种化合物反应。而局部的火山作用造成的高温条件是解决氨基酸或核苷酸缩合的理想场所。
把一定比例的氨基酸混合物在无氧的条件下加热到160～170度，可以得到相对分子量很高的聚合物，进而形成团聚体或微球体，演化为原始的生命。生命是一个小概率事件，在海量的分子反应中产生了极微量的活性分子，组成有复制能力的分子体系，并不断地进化和分化…2.从化学演化到生物学演化的过渡非生命生命推想：生物体又如何实现核酸碱基顺序与氨基酸的顺序的相互识别的呢？

并且产生出与环境分隔的界膜，“组织化”为最简单的生命的呢？（1）超循环组织模式
Eigen1971年提出
化学演化与生物演化之间存在着一个分子自我组织的阶段，通过生物分子的自我组织，建立起超循环组织并过渡到原始的有细胞结构的生命。超循环组织指自由催化或自我复制的单元组织起来的超级循环系统，该系统能够自我复制，能保持和积累遗传信息，复制中出现错误而产生变异。

该组织系统能够纳入达尔文的演化模式中，依靠遗传变异和选择达到最优化。

超循环组织具备了原始生命的最基本特征：代谢、遗传、变异。1（3）RNA世界
所有的生物都依赖于世代相传的遗传模板构建。

而RNA比DNA具有更为丰富多样的功能，在生命进化中扮演了主要角色。20世纪80年代，发现RNA具有酶的活性，因此，RNA具有可能称为合成DNA模板的条件。
由于RNA酶活性的存在而启动了早期以核酸为主题的原始生命系统的出现，而RNA又通过反向转录的途径建立了DNA系统，以后蛋白质的介入加速了这一系统的发育，导致了DNA－R