(八)生物的进化资料汇编

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1、八、生物的进化生物学难题：生命是怎样开始的？地球上一切生命最古老的共同祖先，既第一个能够复制自身的原始细胞，是由构成宇宙间98%物质的六大元素组成的，它们是氢、氦、碳、氮、氧、氖。然而，这些无机元素是怎样形成具有生命的原始细胞的？至今仍是一个迷。1922年，苏联生化学家亚历山大.奥巴林提出一个著名的假说：生命来自闪电。太阳和地球自身的放射性能量作用于大气层中的无机分子，使之变成有机分子；它们在地球湖泊、海洋提供的“原始汤”中“定居”，发展成为原始的生命。1950年，美国芝家哥大学第一次用实验来验证奥巴林假说。他们摸拟“原始汤”，在水中加进甲烷、氨等分子，加热并通

2、以电火花。一个星期之后，甲烷中有5%的碳变成了氨机基酸分子，而氨基酸正是构成生物蛋白质的基本单位。此后，科学家进行了许多类似的实验，不仅从无机物中得到了各种氨机酸，而且得到了核苷酸、磷脂等构成生命的重要有机分子。这样生命起源的第一步——化学无机分子怎样变成有机分子基本上搞清楚了。然而更困难的是第二步——有机分子怎样组成具有生物繁殖能力的细胞？美国迈阿密大学生化学家福克斯对此进行了研究。他相信，细胞起源于一种由类蛋白组成的微球体。他将这种微球体称之为前细胞。他已在实验室里得到了这种微球体。这种由氨基酸分子选择性结合而成的类蛋白微球体，具有类似细胞的功能：能新陈代谢

3、，能自我复制，甚至对光的刺激具有类似神经信息的反应。最近，福克斯还发现，如果微球体中含较多的赖氨酸时，能催化氨基酸链和核苷酸链的形成。另外一些科学家则相信，生命是从具有遗传密码的核糖核酸自我复制开始的。他们在实验室里摸拟这种原始过程。最近，英国克拉斯哥大学的化学家彻因、史密斯等人提出了生命起源于黏土的理论。他认为核糖核酸起源于黏土晶格。在实验中，由硅、氧等元素形成的黏土晶格，能吸引周围游离的晶体，按一定规则排列分层，还能吸收和储存环境中的能量，并释放出来。这种黏土结构象一种模板，不断复制出相同结构的黏土层。也许正是从这种黏土中，进化产生了原始的脱氧核糖核酸。看来

4、，我们必须重新考虑生命的概念，因为任何教科书关于生命的定义都是：有高度组织，结构稳定，有适应环境能力，能自我复制。而黏土晶格模板也具有这些特征，黏土是不是具有生命呢？没有人能够回答。从无生命进化到有生命的慢长过程中，还有一大段未知领域。米勒的实验　　米勒是诺贝尔奖金获得者、著名化学家尤里（1893-1981）的研究生。米勒被奥巴林和尤里的学说所吸引，产生了这样一种设想，他认为如果模拟原始地球的还原性大气，再模仿当时经常出现的雷鸣闪电，很可能会产生氨基酸。米勒的实验是按如下方式进行的。　　米勒用水（H2O）、甲烷（CH4）、氨气（NH3）和氢气（H2）但是不包括氧

5、气（O2）共同混合，他假定该混合物的成分类似于原始大气（这一点并不确定），然后一起灌入到一个特殊的玻璃装置中，给瓶内混合物加热，使之不断沸腾，产生气体。气体经过一个装有两个电极的小室，室内连续产生火花，犹如大自然的闪电和火山爆发，然后经过冷却又变成液体回到原处。经过一个星期后，米勒使用纸套色版证明了瓶中现在含有几个氨基酸和一些其它有机物。　　在米勒实验之后的随后几年里，其它科学家改进了米勒的实验，也产生了一些新的发现。事实上，在实验中所有生命相关的小分子已经被产生了：　　所有蛋白质合成所需的氨基酸分子已经形成。　　所有核酸合成所需的嘌呤和嘧啶也已经形成。　　但是

6、，核糖和核苷的非生命物质形成仍然有太多困难。　　但这些实验只解释了与生命体有联系的一些分子结构的产生，还没有彻底解释这些分子最后是怎样互相结合并进行生命活动的。所以这个理论的一个难点就是聚合体——生命自身的基本基体——是怎样组装起来的。　　解决方法是，聚合体的水解限制了它所能达到的尺寸。　　非生命物质的有机合成产生了L和D对应体的混合。而L和D两种对应体又是互相限制的，它们之中任何一种都会限制另一种的聚合。（例如，D氨基酸的出现限制了L氨基酸的聚合（L氨基酸是在地球上合成蛋白质的基体）。）　　这产生了这样一个理论，该理论认为早期聚合体是在保护它们退化的固体矿物质

7、表面组合起来的，并且实验室中的多核苷酸和多肽包含着在矿物质（如粘土）表面合成的50个单元。　　虽然米勒的实验非常具有开创性，但米勒的实验也有很多的疑点。例如所使用的能量大小，不同气体的配合等；虽然都产生了氨基酸、醣类等物质，但仍不能证明这就是生命的起源。因为他所假设的大气层不能证明是原始的大气层，所得的结果就是不确定的。米勒本身也承认他的实验与自然界生命起源相距仍很遥远。并且现代科学发现在火星上有氧气存在却没有生命，那么米勒假设大气层中没有氧气存在故没有生命之说就不成立，因此无法证明生命起源是由单细胞进化而来的。　　米勒实验的成功给了后来者极大的鼓舞，此后，世界

8、各国科学家纷纷投身于寻找