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1、 对生命起源的思考,就象对宇宙起源的思考一样, 构成人类理性思维中最富有挑战性,亦最有吸引力的问题之一。 自古以来, 杰出的思想家、哲学家和科学家，都试着 提出 / 回答 下面这些问题。什么是生命？什么时候开始形成生命？生命是如何形成的？生命世界又何以如此千姿百态？这些问题都尚未解决，就如同生命科学还没有走到终极。第十二讲生命起源和生物进化一、什么是生命二、有关生命起源的种种假说三、寻求生物进化的轨迹一、什么是生命 （本节见参考书第1-3页） 1、生命的特征 什么是生命？初看起来, 这是一个常识问题。仔细推敲，却很难用一、二句话说清楚。特征 是生物, 可能不 不是生物,可能 表现此特征 表现此
2、特征运动 植物 河流生长 成年动物 山脉新陈代谢 古莲子 云朵繁殖 休眠孢子 火焰应答 植物人 机械特征 是生物, 可能不 不是生物,可能 表现此特征 表现此特征 细胞 遗传 死亡 演化 被列入生命特征的每一条，都可能在哲学 诡辩中受到诘难。解决问题的办法可能有两种: 一种办法是，物理学家薛定谔的尝试，他试图从纯物理学的角度来定义生命(生命是什么（1944）中说： 生命依靠吸纳负墒，避免了趋向平衡的衰退。)另一种办法是，用一系列相关特征来表征生命，例如，生物体以细胞为基本结构单位并应具备新陈代谢、繁殖、遗传等特征。 2、细胞是生物体的基本结构单位 （1）单细胞生物和多细胞生物 大肠杆菌、霍乱弧
3、菌 螺旋菌 酵母 单细胞生物 疟原虫 大多数动、植物 多细胞生物 人 （2）原核生物和真核生物 细菌是原核生物 有细胞核 动、植物是真核生物 没有细胞核结构 有核物质3、生命的化学组成生物大分子氨基酸 蛋白质 结构、酶、调节物核苷酸 核酸 遗传信息 单糖 多糖 结构、能源、信息脂类 结构、能源、信息二、有关生命起源的种种假说 （本节见参考书第126-134页） 1、自古以来，有关生命起源出现过多种假说。 神造论上帝创造万物，最后造人。 (见圣经故事)自然发生论生物是从非生物环境中自然发生出来的腐草化萤腐肉生蛆淤泥生鼠宇生论地球上生命来自宇宙空间别的星球。仍留下问题：“别的星球上生命如何起源”。
4、广为接受的生命起源学说： 1924 年苏联生物学家奥巴林发表生命起源。 1929 年英国遗传学家霍尔丹也提出类似观点。 1936 奥巴林专著再版，他提出的生命起源学说引起世界重视。2、生命起源发生在什么时候？ 天文学家估计地球形成于约 45亿年前。 迄今找到的最早的化石记录了35 亿年前的原核生物。 所以，生命起源大约发生在距今 4535 亿年 间。3、生命起源时的地球环境 200亿年前 没有物质和能量，没有时间, 没有空间。 150亿年前 大爆炸，产生能量、质量，开始时间、空间。 1 x 1010 oC1分钟 基本粒子“汤”（质子、中子、 电子）3分钟 氦（ 42He）+氢（11H） 25
5、75 45亿年前 太阳系形成 地球形成 地球和其他几个行星一样，是从太阳旋转甩出的的一团物质组成。地球形成的过程： 凝聚：重元素在内，轻元素在外，成为第一次大气层，很快被来自太阳的热风吹去。 降温： 形成地壳。 不时有火山爆发： 溶浆使地表高低不平；同时，出现第二次大气层。 再降温： 地表冷至100 0C以下，降水生成江河湖海。 4、化学进化由简单小分子到复合大分子 随着地表的冷却，水的积累，在原始海洋中和大气中，出现一批简单的小分子。太阳辐射火山爆发雷鸣电闪提供能量，使简单小分子合成复杂的稍大分子。有机酸、氨基酸、单糖、脂类、嘌呤、嘧啶、核苷酸等等 地表的能量能源 J/cm2太阳辐射 1.0
6、9x106紫外线 400nm300nm 1.42x104 300nm250nm 2.3x103 250nm200nm 17.51 200nm150nm 7.11闪电 14.74放射性(地下 1 Km 内) 3.35火山爆发 0.54宇宙射线 6.28x103支持“化学进化”假说的证据 1953 年芝加哥大学研究生米勒的模拟实验。 1969 年澳州 Muchison 地方落下一块陨石，从碎片成份分析中找到 氨基酸、嘧啶、脂酸。从有机小分子到大分子聚合物 在原始海洋的岸边, 岩石, 沙土的表层, 有机小分子沉积, 吸收能量, 聚集成大分子聚合物。福克斯实验证实 （1）把氨基酸混合物倾倒在160 o
7、C200 oC 热沙土上，水分蒸发，氨基酸浓集并化合生成蛋白质样大分子。 （2）这样得到的蛋白质分子具有 肽链结构； 蛋白质特有的显色反应； 可被蛋白酶水解， 产生氨基酸； 微弱的酶活性。后来的类似实验 HCN + NH3 类似肽的化合物 50 oC单核苷酸 多核苷酸 5、从多分子体系到原始生命细胞 奥巴林用蛋白质（白明胶）和多糖（阿拉伯胶）混合得到团聚体小滴福克斯用类蛋白质加热浓缩得到微球体。 可以设想，若是团聚体/微球体具备以下特征的综合。 脂双层膜围成的与周围环境隔开 的含水囊泡。 囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖 类大分子。 选择性的从环境吸纳“食物” 利用“食物”的分解,复制自身一部分起
8、核心作用的大分子。 囊泡因大分子增多而“生长”和繁殖。那么，原初生命细胞的雏形就诞生。三、寻求生物进化的轨迹 （本节见参考书第126-134页） 1、自养型细胞的出现改变了地球的面目。 最早地球环境的特点还原 性的。 最早生物细胞的特点异养。 直到有光合作用能力的细胞出现。用团聚体模拟光合作用的实验原初光合作用可能从铁卟啉进入原始细胞开始。光合作用的出现意味着一个飞跃：异养自养 自养生物的出现， 不但 , 使异养生物得以继续发展， 而且，改变了地球面目： （1）大气中有氧，不再是还原性 环境。 （2）大气上层有臭氧层。 臭氧层挡住短波紫外线的杀伤 破坏力，使生物得以繁衍发展。 2、有氧呼吸的产
9、生是生命 进化的一大飞跃 有氧呼吸极大地提高了生物从 食物中获取能量的效率。 葡萄糖 无氧分解 有氧分解 2 个 ATP 36 个 ATP 在渡过漫长的近 30 亿年之后，氧在大气中的积累，有氧呼吸生物的出现，给生命世界带来第一次大繁荣，这时距今大约 5 亿 年以前。 出现了多细胞生物 出现了动物 出现了植物 3、在研究单细胞多细胞的发展过程中，两种生物引起人们的兴趣。 团藻代表多细胞简单聚集 并开始有分工 粘菌有分有合 4、研究物种变迁的两大工具 化石除琥珀和深冻猛犸外， 化石是研究古代生物的 主要依据。 根据同位素衰变计算地层年龄。 5、比较是研究生物进化的主要方法 从生活在 1.5 亿年前的始祖鸟化石，可以推测鸟从爬行类进化而来。 比较解剖学显示，人、猫、鲸和蝙蝠的前肢骨骼具有同源性。依据细胞色素c分子进化制作的进进化树化树生物五界分类系统 ？ 来 里 哪 从我再见
