第八章 生命的起源

第八章生命的起源第一節(jié)對(duì)生命的幾種假說(shuō)神造論-上帝造萬(wàn)物，造人（圣經(jīng)）自然發(fā)生論-生物從非生物環(huán)境中自然發(fā)生出來(lái)宇生論-生命來(lái)自宇宙中別的星球進(jìn)化論一、原始人的圖騰思辨二、神造論圣經(jīng)舊約《創(chuàng)世紀(jì)》：上帝在6天之內(nèi)創(chuàng)造了包括宇宙、陸地、海洋、各種動(dòng)物、植物、男人、女人在內(nèi)的世界萬(wàn)物。女媧造人三、自然發(fā)生論腐草化螢腐肉生蛆淤泥生鼠四、生源論巴斯德-曲頸甑試驗(yàn)五、新自然發(fā)生說(shuō)

地球上由沒有生命的無(wú)機(jī)物逐漸發(fā)展到今天的生命世界進(jìn)化論的創(chuàng)立共同由來(lái)學(xué)說(shuō)（theoryofcommondescent）自然選擇學(xué)說(shuō)（theoryofnaturalselection）多重證據(jù)支持共同由來(lái)學(xué)說(shuō)加拉帕戈斯地雀形態(tài)學(xué)的比較研究：人的上肢、馬的前腿、海豚的鰭足、蝙蝠的翼手——骨骼構(gòu)造相似化石記錄多重證據(jù)支持共同由來(lái)學(xué)說(shuō)加拉帕戈斯地雀加拉帕戈斯群島位于東太平洋，由19個(gè)火山島組成，從未和大陸相連島上獨(dú)有的物種13種地雀彼此相似而又互有區(qū)別的物種來(lái)自同一個(gè)祖先自然選擇學(xué)說(shuō)達(dá)爾文做出推論選擇淘汰脆弱的個(gè)體變異產(chǎn)生新的性狀連續(xù)選擇使輕微的變異積累人工選擇效應(yīng)-自然選擇的佐證家養(yǎng)動(dòng)物栽培植物金魚的馴化金魚鯽魚（Carassiusauratus）我國(guó)飼養(yǎng)金魚最早的國(guó)家七八百年中，完成了金魚的馴化，選育出絢麗多姿、顏色各異的不同品種

2n=100六、地外起源論（宇生論）澳大利亞發(fā)現(xiàn)-含碳物質(zhì)的隕石月球樣品-氨基酸和有機(jī)酸地球上生命來(lái)自宇宙空間別的星球。彗星隕石坑生命起源于地球的自身演化過程地球是迄今為止發(fā)現(xiàn)唯一存在生命的星球第二節(jié)化學(xué)進(jìn)化一、物理進(jìn)化、化學(xué)進(jìn)化與生物進(jìn)化二、化學(xué)進(jìn)化1920s,奧巴林和霍爾丹：化學(xué)演化期或前生物期1.簡(jiǎn)單有機(jī)體的形成1828年，維勒，氧化鉛+銨尿素Miller實(shí)驗(yàn)——古老大氣環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)澳大利亞隕石中發(fā)現(xiàn)(1959)氨基酸、嘧啶和脂肪酸2.聚合有機(jī)體的形成3.多分子體系的形成和原始生命的出現(xiàn)4.代謝系統(tǒng)的進(jìn)化和遺傳系統(tǒng)的起源用電擊提供能量，從簡(jiǎn)單小分子可得到復(fù)雜大分子。1.蛋白質(zhì)起源說(shuō)奧巴林的團(tuán)聚體(coacervate)假說(shuō)(1924)：用蛋白質(zhì)（白明膠）和多糖(阿拉伯膠)混合得到團(tuán)聚體?？怂褂妙惖鞍踪|(zhì)加熱得到微球體三、生命的蛋白質(zhì)起源說(shuō)與核酸起源說(shuō)核酸只有在蛋白質(zhì)（酶）的作用下才能合成，而蛋白質(zhì)也只有在其相應(yīng)的核苷酸順序存在的條件下才能合成。問題：是通過什么樣的化學(xué)過程才能形成核酸和蛋白質(zhì)相互依賴的多分子體系呢？“蛋雞悖論” 2、核酸起源說(shuō)遺傳學(xué)家Muller(20年代)提出“裸基因說(shuō)”(nakedgenetheory):生命發(fā)生從基因開始；T.Cech(80年代)發(fā)現(xiàn)具有催化活性的RNA

---ribozymeH.F.Noller(1992)發(fā)現(xiàn)純化的rRNA有催化肽鏈合成的功能 具有催化活性的RNA:包括rRNA和tRNA;

完成多種功能：自我剪接；催化剪切；多肽合成；催化核苷酸的合成等RNA既能儲(chǔ)存信息，也能催化化學(xué)反應(yīng)（1）RNA初始序列作為互補(bǔ)序列模板；（2）互補(bǔ)序列作為模板，合成具初始序列RNA分子。RNA在進(jìn)化上早于DNA：RNAworld如何轉(zhuǎn)化為DNAworld基于RNA的系統(tǒng)RNA復(fù)制基于RNA和蛋白質(zhì)的系統(tǒng)RNA到蛋白質(zhì)現(xiàn)代細(xì)胞DNARNA蛋白質(zhì)生物大分子的化學(xué)分工與進(jìn)化DNA較RNA穩(wěn)定，有利于遺傳穩(wěn)定性；蛋白質(zhì)多樣性大于RNA,有利于反應(yīng)復(fù)雜性的進(jìn)化四、生命秩序起源的新思考五、核酸和蛋白質(zhì)的專業(yè)化分工合作第三節(jié)細(xì)胞的形成和進(jìn)化一、細(xì)胞的形成細(xì)胞起源于?細(xì)胞起源于地球地球的形成及地球大氣層條件的變化是細(xì)胞生命形成的關(guān)鍵

細(xì)胞

生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸等）

生物小分子（氨基酸、核苷酸、單糖、脂肪酸等）

無(wú)機(jī)物小分子（甲烷、氨、氫、水等）無(wú)機(jī)物小分子（甲烷、氨、氫、水等）CH4NH3H2OH2生物小分子形成氨基酸、尿素等氨基酸、嘌呤、嘧啶、脂肪酸等電火花生物大分子（如線性多核苷酸）形成原始細(xì)胞二、細(xì)胞的進(jìn)化一、原核細(xì)胞的進(jìn)化異養(yǎng)細(xì)菌化能自養(yǎng)光合自養(yǎng)兼性好氧完全好氧2.真核細(xì)胞的起源藍(lán)藻在35億年前就已出現(xiàn)，在之后的十幾億年里，他對(duì)改變地球的原始大氣有很大的作用。當(dāng)是的生態(tài)環(huán)境中只有

藍(lán)藻

細(xì)菌20億年前，某些原核細(xì)胞通過內(nèi)共生的方法，進(jìn)化出真核細(xì)胞。（目前較公認(rèn)的假說(shuō)） 藍(lán)藻 葉綠體 細(xì)菌 線粒體

真核細(xì)胞的出現(xiàn)為有性生殖、多細(xì)胞化、動(dòng)植物的分化都奠定了基礎(chǔ)。線粒體和葉綠體起源的內(nèi)共生學(xué)說(shuō)內(nèi)共生是指一種較大的細(xì)胞把另一種較小的細(xì)胞“吞吃”到細(xì)胞里面，但并不把小細(xì)胞消化掉，而是與其建立起一種互惠的共生關(guān)系（如大細(xì)胞利用小細(xì)胞的某種功能，從中得益，小細(xì)胞則利用大細(xì)胞提供的環(huán)境與食物，得以更好地生存）線粒體和葉綠體起源的內(nèi)共生學(xué)說(shuō)現(xiàn)代生物界內(nèi)共生的例子許多種單細(xì)胞的綠藻、甲藻和硅藻可以共生于高等植物、真菌、其他藻類以及脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物的細(xì)胞中藍(lán)菌可以共生在真菌、變形蟲、鞭毛蟲以及已失去葉綠體的綠藻的細(xì)胞中，藍(lán)菌可以進(jìn)行光合作用，為宿主提供一定的養(yǎng)分在不少昆蟲的特殊細(xì)胞中，有正常共生的細(xì)菌，這些細(xì)菌對(duì)于宿主來(lái)說(shuō)往往是有重要的生理意義池沼多核變形蟲（大小有2至3毫米）的細(xì)胞中并沒有線粒體，但卻有一些需氧的胞內(nèi)共生細(xì)菌，這些細(xì)菌實(shí)際上是起到了線粒體的作用細(xì)胞器的內(nèi)共生起源學(xué)說(shuō)就是根據(jù)自然界中比較普遍地存在著細(xì)胞內(nèi)共生這一現(xiàn)象，認(rèn)為一些細(xì)胞器也是通過細(xì)胞內(nèi)共生的過程而起源的設(shè)想一種較大的單細(xì)胞生物“吞吃”了另一種較小的單細(xì)胞生物，兩者首先建立起內(nèi)共生的關(guān)系在細(xì)胞進(jìn)化的過程中，被“吞吃”的小細(xì)胞逐步高度特化，不能再在細(xì)胞外長(zhǎng)期生存，從而就成為了細(xì)胞內(nèi)的一種具有專門功能的細(xì)胞器官很早就發(fā)現(xiàn)葉綠體可以通過分裂來(lái)進(jìn)行增殖，因此早在19世紀(jì)末20世紀(jì)初，就有人提出了葉綠體是起源于胞內(nèi)共生的藍(lán)菌的設(shè)想早在發(fā)現(xiàn)線粒體這種細(xì)胞器時(shí)，就有人指出它們?cè)诖笮『托螤钌吓c細(xì)菌很相似；在這種相似性的基礎(chǔ)上，20世紀(jì)20年代前后有人提出線粒體是來(lái)自胞內(nèi)共生的細(xì)菌；后來(lái)發(fā)現(xiàn)線粒體也可以像細(xì)菌那樣通過分裂而增殖，這給線粒體具內(nèi)共生起源的提法增添了一些依據(jù)光憑線粒體與細(xì)菌之間、葉綠體與藍(lán)菌之間的一些表面上的相似性，就認(rèn)為線粒體和葉綠體是內(nèi)共生起源的，這未免缺乏足夠的說(shuō)服力因此，直到20世紀(jì)60年代，這一學(xué)說(shuō)都沒有得到多大的發(fā)展