生命的起源与进化

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1、生命的起源与进化（originoflife&biologicalevolution）人类最富有挑战性的思考宇宙起源的思考生命起源的思考什么是生命?何时形成的?如何形成?本讲主要内容什么是生命生命起源的假说寻求生物进化的轨迹什么是生命?——思辨过程被列入生命特征的每一条都可能在哲学诡辩中受到诘难应答植物人/机械繁殖休眠孢子/火焰用1、2句话解释什么是生命很难物理学家的角度热力学第二定律生命依靠吸纳负熵，避免趋向平衡的衰退（“生命是什么”，薛定谔，1944）生物学家以细胞为基本结构单位具备新陈代谢、繁殖、遗传

2、等特征生命起源的种种假说神造论-上帝造万物，造人（圣经）自然发生论-生物从非生物环境中自然发生出来宇生论-生命来自宇宙中别的星球进化论神造论圣经旧约《创世纪》：上帝在6天之内创造了包括宇宙、陆地、海洋、各种动物、植物、男人、女人在内的世界万物。BACK自然发生论腐草化萤腐肉生蛆淤泥生鼠巴斯德-曲颈甑试验BACK宇生论澳大利亚发现-含碳物质的陨石月球样品-氨基酸和有机酸BACK进化论进化论的创立共同由来学说（theoryofcommondescent）自然选择学说（theoryofnaturalselect

3、ion）多重证据支持共同由来学说加拉帕戈斯地雀形态学的比较研究：人的上肢、马的前腿、海豚的鳍足、蝙蝠的翼手——骨骼构造相似化石记录多重证据支持共同由来学说加拉帕戈斯地雀加拉帕戈斯群岛位于东太平洋，由19个火山岛组成，从未和大陆相连岛上独有的物种13种地雀彼此相似而又互有区别的物种来自同一个祖先自然选择学说达尔文做出推论选择淘汰脆弱的个体变异产生新的性状连续选择使轻微的变异积累人工选择效应-自然选择的佐证家养动物栽培植物金鱼的驯化金鱼鲫鱼（Carassiusauratus）我国饲养金鱼最早的国家七八百年中，

4、完成了金鱼的驯化，选育出绚丽多姿、颜色各异的不同品种2n=100寻求生物进化的轨迹元素演化地球进化（evolutionofearth）生命的化学进化（chemicalevolution）生物进化（biologicalevolution）200亿年以前，没有能量，时间、空间150亿年前，宇宙大爆炸45亿年前-太阳系形成，地球形成35亿年前-化石记录生命起源于45-35亿年之间地球进化——生命起源于何时？地球宝宝次生大气圈（还原性）：H2O、NH3、CH4、H2S原始海洋紫外线、闪电、辐射、火山化学进化——生

5、命的两大步简单小分子合成复杂大分子多分子体系到原始生命细胞1924年苏联学者A.N.奥帕林——《地球上生命的起源》英国学者J.B.S.霍尔丹模拟原始地球还原性大气中雷鸣闪电的实验，开辟了生命起源研究的新途径StanleyMiller的实验Miller——电极，得到35种有机物，其中有10种组成蛋白质的氨基酸高温、紫外线、γ射线已能合成出20种天然氨基酸中的17种首先甲烷与氨作用生成氰，甲烷与水作用生成醛类；然后氰、醛类与氨作用生成氨基腈（aminoni-trile）；氨基腈水解就生成氨基酸。多分子体系到原

6、始生命细胞从有机小分子合成生物大分子从生物大分子生成多分子体系从多分子体系进化为原始生命美国福克斯（F.FOX)试验证实：将氨基酸混合物倾倒在160oC—200oC的热砂或粘土上，水分蒸发，氨基酸浓缩并化合生成类蛋白质分子。后来的类似实验：HCN+NH3类似肽的化合物单核苷酸多核苷酸50oC—60oC奥巴林的团聚体学说混合白明胶＋阿拉伯胶团聚体（小滴）（蛋白质）（多糖）团聚体小滴的性质（1）直径1µm—500µm；（2）稳定存在几小时至几周；（3）外周增厚呈膜状结构，与周围水液有明显界限；（4）具有

7、原始代谢特征；（5）可以增长和繁殖。福克斯的微球体学说微球体的性质（1）直径1µm—2µm（相当于细菌大小）；（2）可吸纳周围环境的脂类，并形成膜状结构；（3）膜表现选择透性，反映渗透压的变化；（4）吸纳周围环境中蛋白质分子，微球体可“增长”和“繁殖”。（1）具有脂双层膜围成的与周围环境隔开的含水囊泡。（2）囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖类大分子。（3）能选择性地从周围环境中吸纳“食物”。（4）利用“食物”的分解，复制自身一部分起核心作用的大分子。（5）囊泡因大分子增多而“生长”和“繁殖”。多分子体系具有

8、下列性质，就成为原始生命RNA世界假说（RNAworldtheory）先有鸡还是先有蛋？先有蛋白质还是先有核酸？RNA-第一个基因同时具有催化功能最初的生命摇篮最早的生物-水生、单细胞原核生物、厌氧、异养原始生命靠“原始汤”中的有机物获得能量垫藻岩——岩石上面有35亿年前原核生物的踪迹发现于澳洲西部的35亿年前的蓝细菌化石自养型细胞改变了地球的面貌卟啉化合物——是一种有色物质，能吸收太阳光能，进行光化学反应，有了卟啉就有了自