中科大生命科学导论-第1讲生命的起源

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1、第1讲生命的起源与进化沈显生中国科学技术大学生命科学学院63600392shenxs@ustc.edu.cn主要内容一、生命到底是什么？二、生命起源的各种假说三、生命起源的三个阶段四、生命起源的证据五、生物进化论一、生命到底是什么?生命是什么？生命的生物学定义：生命是生物体所表现出来的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及对刺激产生反应等复合现象。生命到底是什么？1、前分子生物学时代——生命是活力（隐得来稀——亚里士多德）。2、分子生物学时代——生命是机器是生物大分子机器肽链α螺旋一级结构二级结构折叠四级结构：三级结构功能蛋白质亚

2、基图片来自网络3、基因组时代——生命是信息生命只不过是一组碱基编码DNA→mRNA→蛋白质→细胞→个体→种群→群落→生态系统4种4种20种脱氧核糖核酸核糖核酸氨基酸中心法则信息2：基因数不对应生物体的复杂性。线虫和果蝇的基因数（约12000）仅是酵母（约6000）的两倍；人和鼠的基因数（约3万），是线虫和果蝇的两倍。发现人、鼠之间的基因数目差别不大，但人、鼠之间的表型差别却如此的显著，这说明基因数目不足以反映生物的全部复杂性。信息3：越是高等的生物，非编码DNA在不断增加。（人类基因组中，有95%DNA不参加编码蛋白质）生命是单一起源（共相

3、同源）1、DNA是遗传物质；2、DNA复制使用模板和碱基配对机制；3、将DNA转录成RNA使用有同源催化机制的RNA聚合酶；4、使用三联体密码子把RNA翻译成蛋白；5、使用rRNA、tRNA和核糖体蛋白的混合物来翻译蛋白质；6、ATP作为细胞内能量储存和合成DNA、RNA的能量来源；7、细胞质被包在膜内，营养和废物可以通过；8、生命起源于海洋，并是热起源。二、生命起源的各种假说(一)神创论《圣经》里面说上帝在7天内造出了万物,其顺序如下:第一日，神在黑暗、浑沌和水的大地创造光、昼夜。第二日，神创造天，将上面的水和下面的水分开。第三日

4、，神分离陆地和海洋，创造出种子植物。第四日，神创造出日、月和星星。第五日，神创造出水生动物和飞鸟。第六日，神创造出牲畜、昆虫、野兽和男女。第七日，神安息了。达尔文在1836-1839间逐渐认识到《旧约全书》有明显伪造世界历史的东西，不相信基督是神的化身，不信神了。（二）胚种论（Panspermia）只是一种猜测该理论认为，地球最初的生命来源于宇宙空间，比如火星。当天体相撞时，陨石便划过天际飞向地球，最终在地球生根发芽。而陨石上的微生物便是地球生命的胚芽。然而，一些科学家提出争议，如果我们都是“火星人”，是不是其它星球也存在与我们相同的生命形式？只

5、有等到我们与外星人相见那一刻才能得到证实了。另外，生命是如果躲避穿越大气层的高温？2005.1.14欧洲航天局向土卫六发射的哈希尼释放惠更斯探测器发回照片，大气中氮在-180℃呈液态。（三）深海烟囱起源假说“万物生长靠太阳”在深海世界不适用。这种生命形成理论认为，生命起源于海底热泉口，最初富含氢气的有机微粒便是从这个口中喷出。然后，热泉边的岩石凹陷处将这些有机微粒集中到一起，并给它们提供丰富的矿物养分。即便是今天，这些海底热泉依然富含大量的化学物质和热能，滋养着充满生气的生态系统。（四）泥土造物假说与土壤形成机理相矛盾一些科学家认为最早的有机

6、生命体应该起源于泥土。他们认为泥土不仅使有机微粒聚在一起，更帮助它们逐步形成我们今天的基因模式。DNA的一大作用就是储存分子如何排列的信息，DNA的发生次序对于蛋白质内氨基酸的排列模式起到至关重要的作用。而泥土中的矿物晶体将有机分子按照某种模式排列起来。逐渐的，有机分子自己也具有了自我组织的能力，并慢慢形成了今天的万物。然而，土壤是群落发育的产物，除非是火山灰。（五）电火花形成假说电火花可以使空气中的水、甲烷、氨气和氢气通过化学作用形成氨基酸和糖分。这一点使得许多科学家相信生命最初的物质是通过大自然中的电力效应产生的（被米勒实验证实）。然而，目

7、前的研究发现，在地球早期空气中是没有氢气的。因此，一些科学家认为地球生命最早是由火山云中的甲烷、氢气、氨气以及闪电共同创造的。（六）冰雪地球假说在约30亿年前，地球上曾覆盖着厚厚的冰层。这些冰层大概有几百米厚，既保护了一些有机物质躲开紫外线的照射，又可保护天体撞击所造成的损害。据此，有机物质得以在冰下的水中慢慢滋生繁衍，最终形成今天的万物。然而，生命体中酶的适宜温度（25-30℃）与此不符。（七）RNA起源假说核糖核酸RNA与脱氧核糖核酸DNA一样有着储存信息的作用，帮助DNA和蛋白质的形成。在机体中，RNA还有着打开或者关闭某些基因的功能。一

8、些科学家认为，生命是从RNA开始，RNA是在地球上自发形成的。（八）自生论18世纪以前的粗浅观察：从垃圾和粪坑里自发地