生物专业英语第六章生命的起源

1、Unit 6 The origin and diversity of lifeRomeovBackgroundvWords and phrasesvText AnalysisContentsHome to millions of species, including humansNow, Earth is the only place in the universe where life is known to exist.The earth is Full of charmSuch Colorful life on the earth-?A question also immediately

2、 we faced-Where does life on earth come from -where is the origin of lifev2500 years ago, Spring and Autumn Period ( (春秋时代春秋时代) )，老子，老子在道德经在道德经vTao Te Chingwritten:The Tao produced One; One produced Two; Two produced Three; Three produced All things.道生一，一生二，道生一，一生二，二生三，三生万物二生三，三生万物 v理解：就是地球上的生命是由少理解

3、：就是地球上的生命是由少到多，慢慢演化而来。它们有一到多，慢慢演化而来。它们有一个共同的祖先，这个祖先就是一个共同的祖先，这个祖先就是一，而这个一是由天地而生，今天，而这个一是由天地而生，今天来说，可能就是由无机界所形成来说，可能就是由无机界所形成。v应当追溯到与生命有关的元素及化学分子的起源应当追溯到与生命有关的元素及化学分子的起源- 这个过程应当从宇宙形成之初、通过所谓的这个过程应当从宇宙形成之初、通过所谓的“大爆炸大爆炸”Big Bang产生了碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成生命的主要元素谈产生了碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成生命的主要元素谈起。起。v生命的起源与演化生命的起源与演化VSVS宇

4、宙的起源与演化密切相关宇宙的起源与演化密切相关-构构成生命元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫等是来自成生命元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫等是来自“大爆炸大爆炸”后后元素的演化。元素的演化。v 资料表明前生物阶段的化学演化并不局限于地球，在宇宙空间资料表明前生物阶段的化学演化并不局限于地球，在宇宙空间中广泛地存在着化学演化的产物。在星际演化中，某些生物单中广泛地存在着化学演化的产物。在星际演化中，某些生物单分子，分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成于星际尘埃或凝聚的等可能形成于星际尘埃或凝聚的星云中，接着在行星表面的一定条件下产生了像多肽、多聚核星云中，接着在行星表面的一定条件下产生

5、了像多肽、多聚核苷酸等生物高分子。通过若干前生物演化的过渡形式最终在地苷酸等生物高分子。通过若干前生物演化的过渡形式最终在地球上形成了最原始的生物系统，即球上形成了最原始的生物系统，即具有原始细胞结构的生命。具有原始细胞结构的生命。至此，生物学的演化开始，直到今天地球上产生了无数复杂的至此，生物学的演化开始，直到今天地球上产生了无数复杂的生命形式。生命形式。生命的起源生命的起源起源的时间起源的时间科学回答生命起源的时间科学回答生命起源的时间- - 化石化石v迄今为止，我们发现了最古老的生物化石是来自迄今为止，我们发现了最古老的生物化石是来自澳大利亚西部，距今约澳大利亚西部，距今约三十五亿年前三

6、十五亿年前的岩石，这的岩石，这些化石类似于现在的些化石类似于现在的蓝藻蓝藻，它们是一些原始的生，它们是一些原始的生命，是肉眼看不见的。它的大小只有几个微米，命，是肉眼看不见的。它的大小只有几个微米，到几十个微米。到几十个微米。v同时我们知道地球的形成年龄大约在同时我们知道地球的形成年龄大约在4646亿年前，亿年前，这两个数据我们就可以看到生命起源的年龄，大这两个数据我们就可以看到生命起源的年龄，大致可以界定致可以界定在在4646亿年到亿年到3535亿年之间。亿年之间。生命起源的几种假说生命起源的几种假说v创世说创世说-圣经上说，圣经上说， 起初，神创造天地起初，神创造天地 。v自生论自生论-生

7、命是从无生命物质自然发生的。如希生命是从无生命物质自然发生的。如希腊人认为，昆虫生于土壤，春天万象更新，种子腊人认为，昆虫生于土壤，春天万象更新，种子从泥土里萌发，昆虫从去年留下的卵壳中破壳而从泥土里萌发，昆虫从去年留下的卵壳中破壳而出。还有比如说埃及人认为生命来自于尼罗河，出。还有比如说埃及人认为生命来自于尼罗河，在中国古代也有腐草生萤之说。在中国古代也有腐草生萤之说。v宇宙生命论宇宙生命论-提倡提倡“一切生命来自宇宙一切生命来自宇宙”观点，观点，认为地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球，认为地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球，即即“地上生命，天外飞来地上生命，天外飞来”。这一假说认为，宇

8、。这一假说认为，宇宙太空中的宙太空中的“生命胚种生命胚种”可以随着陨石或其他途可以随着陨石或其他途径跌落在地球表面，即成为最初的生命起点。径跌落在地球表面，即成为最初的生命起点。化学起源说化学起源说v-地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。的化学过程，一步一步地演变而成的。v标志：标志：18591859年，年，达尔文物种起源达尔文物种起源-告诉我们告诉我们今天地球上，色彩缤纷，种类繁多的生命是经过今天地球上，色彩缤纷，种类繁多的生命是经

9、过长期的演化由过去稀少的物种逐渐发展而来的长期的演化由过去稀少的物种逐渐发展而来的v进化论进化论-为生物科学带来前所未有的大变革，同为生物科学带来前所未有的大变革，同时也为人类揭示生命起源千古之谜带来了一丝曙时也为人类揭示生命起源千古之谜带来了一丝曙光，这也就是现代的化学进化论。光，这也就是现代的化学进化论。v生命起源的化学进化论首先在生命起源的化学进化论首先在19531953年首先得到了年首先得到了一位美国的学者米勒的证实一位美国的学者米勒的证实-米勒实验米勒实验1.Big Bangn. 大爆炸大爆炸vWords and phrases 宇宙大爆炸宇宙大爆炸(Big Bang)(Big Ba

10、ng) v大约在大约在150150亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的点，有着极高的温度温度，因而发生了巨大的爆炸。，因而发生了巨大的爆炸。大大爆炸爆炸以后，物质开始向外大以后，物质开始向外大膨胀膨胀，就形成了今天我，就形成了今天我们看到的宇宙。在这们看到的宇宙。在这150150亿年中先后诞生了亿年中先后诞生了星系团星系团、星系星系、我们的、我们的银河系银河系、恒星恒星、太阳系太阳系、行星行星、卫星卫星等。人类就是在这一宇宙演变中诞生的。等。人类就是在这一宇宙演变中诞生的。 2. Binomial system of nomenclaturen

11、. 双名法双名法 bainumil numenklt Uses two Latin names, genus and species, for each type of organism. 双名法以拉丁文表示，通常以斜体字或下划双线表双名法以拉丁文表示，通常以斜体字或下划双线表示。示。双名法是为生物命名的标准。为每个物种命名的名字双名法是为生物命名的标准。为每个物种命名的名字有两部分构成：属名和种加词。属名须大写，种加词则有两部分构成：属名和种加词。属名须大写，种加词则不能。不能。 卡尔卡尔林奈林奈3. clade n. 进化枝，分化单位进化枝，分化单位 kleid In a cladisti

12、c classification, organisms are placed into In a cladistic classification, organisms are placed into taxonomic groups called clades when they share taxonomic groups called clades when they share characteristics that are thought to indicate common ancestry. characteristics that are thought to indicat

13、e common ancestry. cladistic ：kldistiks 遗传分类学遗传分类学 taxonomic：,tksnmik分类的分类的4. kingdom kidm n. 界界5. phylum n. 门门(动物）动物） failm 7. class n. 纲纲6. division n. 门（植物）门（植物）8. order n. 目目9. family n. 科科10. genus n. 属属11. species n. 物种，种物种，种 界界-Animalia -Animalia 动物界动物界 门门 -Chordata -Chordata 脊索动物门脊索动物门 纲纲- M

14、ammalia - Mammalia 哺乳纲哺乳纲 目目- Carnivora - Carnivora 食肉目食肉目 科科- Felidae - Felidae 猫科猫科 属属- Felis - Felis 猫猫 种种-Felis domesticus-Felis domesticus家猫家猫 12. coacervate kusveitn. 团聚体，凝聚层团聚体，凝聚层A collection of organic macromolecules surrounded by A collection of organic macromolecules surrounded by water m

15、olecules that are aligned to form a sphere. water molecules that are aligned to form a sphere. 13. continental driftn. 大陆漂移大陆漂移 ,kntinentl drift The theory that the present continents result from the break-up of a larger continent and have moved independently to their present positions.大陆漂移学说是德国科学家大

16、陆漂移学说是德国科学家阿尔弗雷阿尔弗雷德德魏格纳魏格纳提出的一个假说，主要内容提出的一个假说，主要内容为远古时代的地球只有一块为远古时代的地球只有一块“泛大陆泛大陆”的庞大陆地，被称为的庞大陆地，被称为“泛海洋泛海洋”的水域的水域包围，大约于包围，大约于2 2亿年以前亿年以前“泛大陆泛大陆”开始开始破裂，在到距今约二三百万年以前，漂破裂，在到距今约二三百万年以前，漂移的大陆形成现在的七大洲和四大洋的移的大陆形成现在的七大洲和四大洋的基本地貌。基本地貌。14. core k:n. 核心核心 The core of the Earth is that part lying below the ma

17、ntle.15. crustn. 地壳地壳krst The crust of the Earth is the outer shell of the Earth, defined by its composition and the properties of some seismic waves. 地壳地壳是指有岩石组成的固体外壳，是指有岩石组成的固体外壳，地球地球固体圈层的最外层，固体圈层的最外层，岩石圈岩石圈的重要组成部分的重要组成部分n. 地幔，外套部地幔，外套部16.mantle mntl The part of the interior of the Earth between t

18、he crust and the core.17. liposome n. 脂质体脂质体 lipsm,lai- A vesicle formed by the homogenization (emulsification) of phospholipids in dilute salt solutions. Liposomes are the prototypes of membrane-bound biologic structures.phospholipid：fsflipid 磷脂磷脂 生物学定义生物学定义：当两性分子如磷脂和鞘脂分散于水相时，分子的疏水：当两性分子如磷脂和鞘脂分散于水相

19、时，分子的疏水尾部倾向于聚集在一起，避开水相，而亲水头部暴露在水相，形成尾部倾向于聚集在一起，避开水相，而亲水头部暴露在水相，形成具有双分子层结构的的封闭囊泡，称为脂质体。具有双分子层结构的的封闭囊泡，称为脂质体。18. ozone layern. 臭氧层臭氧层 uzun, uz- A layer of the atmosphere, about 20 to 50 km above the surface, which contains ozone produced by ultraviolet radiation. 19. proteinoidn. 类蛋白类蛋白 prutinid A pro

20、teinlike structure of branched amino acid chains that is the basic structure of a microsphere.指指氨基酸氨基酸在干燥状态下加热在干燥状态下加热聚合聚合而成的类似而成的类似蛋白蛋白质质的的聚合物聚合物。20. taxonn. 分类单位，分类群分类单位，分类群 tksn 21. taxonomyn. 分类学分类学 tksnmi Words and Phrases:1. Big Bang n. 大爆炸大爆炸2. Binomial system of nomenclaturen. 双名法双名法3. clade

21、 n. 进化枝，分化单位进化枝，分化单位4. class n. 纲纲5. coacervate n. 团聚体，凝聚层团聚体，凝聚层6. continental drift n. 大陆漂移大陆漂移7. Core n. 核心核心8. crust n. 地壳地壳9. Division n. 门门10. Family n. 科科11. Genus n. 属属12. Kingdom n. 界界Words and Phrases:13. Liposome n. 脂质体脂质体14. Mantle n. 地幔，外套部地幔，外套部15. Order n. 目目16. ozone layer n. 臭氧层臭氧层1

22、7. Phylum n. 门门18. Proteinoid n. 类蛋白类蛋白19. Species n. 物种，种物种，种20. Taxon n. 分类单位，分类群分类单位，分类群21. Taxonomy n. 分类学分类学vText Analysis1.A Home for Life: Formation of the Solar System and Planet EarthThe story of lifes origins begins with the formation of the earth. The sequence of events that gave rise to

23、our planet began, in turn, with the cosmic explosion physicists call the Big Bang. 生命起源于地球的形成。相对应地，我们行星的形成生命起源于地球的形成。相对应地，我们行星的形成源于一连串的事件，其始作俑者便是源于一连串的事件，其始作俑者便是宇宙爆炸论物理宇宙爆炸论物理学家学家所说的大爆炸所说的大爆炸。 The sun at the center of our solar system condensed from a cloud of primordial matter roughly 5 billion yea

24、rs ago; the planets, including the earth, condensed about 4.6 billion years ago. 太阳位于太阳系的中心，在约太阳位于太阳系的中心，在约5050亿年前由一团亿年前由一团原始物原始物质质生成；各大行星，包括地球，在约生成；各大行星，包括地球，在约4646亿年前生成。亿年前生成。 primordial 英 pram:dil 原始的，初生的原始的，初生的The earth is composed of a number of layers: a solid crust, a semisolid mantle, and a

25、largely molten (liquid) core that has a solid center. Basic physical features of Earth that may have made the emergence of life possible include the planets size, temperature, composition, and distance from the sun. 地球由多层组成：坚硬的地壳、半固体的地幔、地球由多层组成：坚硬的地壳、半固体的地幔、大且坚大且坚实的熔融地核实的熔融地核。地球的基本特征使生命的出现成为可能，。地球的基

26、本特征使生命的出现成为可能，这些特征包括行星的大小、温度、组成以及与太阳的距这些特征包括行星的大小、温度、组成以及与太阳的距离。离。 The major current hypothesis holds that life arose spontaneously on the early earth by means of chemical evolution from nonliving substances.当前主要的当前主要的假说假说认为，在地球形成早期认为，在地球形成早期由由非生命物质非生命物质的化学进化自发产生了生命。的化学进化自发产生了生命。hypothesis英 haipisis

27、n.假设，假说；逻前提spontaneously 英 spntensl adv. 自然地，自发地，不由自主地； 不禁； 油然 2.The Emergence of life: Organic and Biological Molecules on a Primitive PlanetEvidence for prelife stages of chemical organization comes from laboratory experiments that try to duplicate the physical environment and chemical resources o

28、f the early earth. 通过模拟地球早期的自然环境和化学条件，科学家在通过模拟地球早期的自然环境和化学条件，科学家在实验室中获得了化学有机体生命前阶段的证据。实验室中获得了化学有机体生命前阶段的证据。 These experiments, including the pioneering work of Miller and Urey, have successfully produced organic monomers including amino acids, simple sugars, and nucleic acid bases. 这些开创性的实验由米勒和尤利完成，

29、实验成功地获这些开创性的实验由米勒和尤利完成，实验成功地获取了有机单体，包括氨基酸、单糖、核酸碱基。取了有机单体，包括氨基酸、单糖、核酸碱基。19531953年由美国芝加哥大学研究生米勒（年由美国芝加哥大学研究生米勒（S.L.MillerS.L.Miller）在其导师尤利（在其导师尤利（H.C.UreyH.C.Urey）指导下完成。）指导下完成。v米勒模拟实验米勒模拟实验 一种模拟在原始地一种模拟在原始地球大气中进行雷鸣闪电球大气中进行雷鸣闪电能产生有机物（特别是能产生有机物（特别是氨基酸），以论证生命氨基酸），以论证生命起源的化学进化过程的起源的化学进化过程的实验。实验。Experiment

30、s by Miller (Univ. of Chicago):BathusIn a reducing environment, amino acids and bases are easy to synthesize from naturally occurring molecules. The experiments fail in a neutral or oxygen-rich atmosphere.Chemical stagetovacuumpumpboiling watersparkdischargeliquid water in trapwater containingorgani

31、c compoundswater dropletswater incondenserelectrodeswater outCH4NH3H2OH2gases1953:Urey-Miller experiment1938:Aleksandr OparinBalthusBalthus The probable next step toward life was the spontaneous linking of such monomers into polymers such as proteinoids and nuclei acids. Current research suggests th

32、at likely sites for this polymerization were clay or rock surfaces.这些单体这些单体自发的自发的连接成多聚体，如类蛋白和核酸，使连接成多聚体，如类蛋白和核酸，使进入生命状态进入生命状态成为可能。最近的研究表明这些聚合作成为可能。最近的研究表明这些聚合作用可能发生在用可能发生在泥土泥土或岩石表面。或岩石表面。 Researchers have found that, when energy is available to a system, they can generate three kinds of organic mole

33、cular aggregates. The Russian Aleksandr Oparin obtained polymer-rich droplets, called coacervates from solutions of polymers. 研究者们发现当一个系统获得能量研究者们发现当一个系统获得能量时，可能产生时，可能产生3 3种有机分子的聚集体。种有机分子的聚集体。俄国科学家俄国科学家Aleksandr OparinAleksandr Oparin从多聚从多聚物的溶液中得了富含多聚物的小液物的溶液中得了富含多聚物的小液滴，即凝聚物；滴，即凝聚物；类蛋白类蛋白-凝聚物凝聚物-区分区

34、分-细胞前体细胞前体-代谢作用代谢作用BalthusCoacervation = electrostatically-driven liquid-liquid phase separation, resulting from association of oppositely charged macro-ions团聚体=静电驱动的液-液相分离，由带相反电荷的大离子产生关联 The term coacervate is sometimes used to refer to spherical aggregates of colloidal droplets held together by hy

35、drophobic forces 团聚体有时可以指由疏水力聚集在一起的胶体液滴的球型聚集体。团聚体有时可以指由疏水力聚集在一起的胶体液滴的球型聚集体。Balthus Sidney Fox generated proteinoid microspheres from mixtures of amino acids and water. A third laboratory structure is the liposome, a spherical lipid bilayer that forms from phospholipids. A structure similar to one or

36、 more of these aggregates may have been the precursor of true cells.Sidney FoxSidney Fox从氨基酸和水的混合液获得了类蛋白微球体；从氨基酸和水的混合液获得了类蛋白微球体；实验室得到的第三种结构物质是脂质体，即由磷脂形成实验室得到的第三种结构物质是脂质体，即由磷脂形成的的球形脂双层结构球形脂双层结构。这三种聚集体中的一种或多种结构。这三种聚集体中的一种或多种结构类似物可能是真细胞的前体。类似物可能是真细胞的前体。 Further steps in the appearance of cells on the e

37、arth included the development of RNA and DNA as biological information molecules. 关于地球上细胞出现的进一步的研究包括关于地球上细胞出现的进一步的研究包括RNARNA和和DNADNA作为生物信息分子的研究进展。作为生物信息分子的研究进展。Evidence suggests that RNA, which can form spontaneously under conditions mimicking those of the early earth, was the first informational mo

38、lecule. 有证据表明在实验室模拟早期地球自然条件下有证据表明在实验室模拟早期地球自然条件下RNARNA可自发形成，这可能是地球早期形成的第一个贮藏信可自发形成，这可能是地球早期形成的第一个贮藏信息的分子。息的分子。 The discovery of RNA ribozymes-RNA that can act as an enzymelike catalyst suggests that such catalytic RNA also could have assembled new RNAs from early nucleotides. Certain catalytic RNAs

39、can also carry out sexlike exchanges of pieces of RNA.核酶的发现说明核酶的发现说明RNARNA具有类似酶的活性，可以催化早期具有类似酶的活性，可以催化早期核酸形成新的核酸形成新的RNARNA。对于。对于RNARNA物种而言，某些催化物种而言，某些催化RNARNA具备类似于性交换的功能。具备类似于性交换的功能。 Following the development of a lipid-protein surface layer and replicating RNA and DNA informational molecules, the e

40、vents leading to the emergence of living cells would have included the origin of the genetic code; the sequestering of RNA or DNA into cell-like structures; and the development of metabolic pathways.接下来脂蛋白表层的形成、接下来脂蛋白表层的形成、RNA RNA 和和DNADNA信息分子的复信息分子的复制，最终导致活细胞的出现。包括最初的遗传密码，制，最终导致活细胞的出现。包括最初的遗传密码，RNA

41、RNA或或DNADNA被包裹进细胞样的结构中，及代谢途径的被包裹进细胞样的结构中，及代谢途径的建立。建立。3.The Earliest CellsThe oldest fossils that may represent living cells are found in rocks that are about 3.5 billion years old. The cells were probably anaerobic heterotrophs, with autotrophs arising much later. 能说明活细胞存在的最古老的化石大约有能说明活细胞存在的最古老的化石大约

42、有3535亿年了。亿年了。最早出现的细胞可能是最早出现的细胞可能是厌氧异养生物厌氧异养生物，自养生物很久，自养生物很久后才出现。后才出现。anaerobic：n,eirubik 厌氧的厌氧的The first autotrophs produced their own nutrients and released O2-a metabolic by-product that had a crucial impact on later life forms. The resulting ozone layer in the earths atmosphere reduced the penetr

43、ation of ultraviolet light.最早的自养生物自己生产营养物质并释放氧气，这个新最早的自养生物自己生产营养物质并释放氧气，这个新陈代谢副产物对后期生命的形成有一个深远的影响。地陈代谢副产物对后期生命的形成有一个深远的影响。地球上大气中臭氧层的出现减少了紫外线的穿透力。球上大气中臭氧层的出现减少了紫外线的穿透力。 As a result, cells would survive in shallow water and on the land surface. The increasing quantity of atmospheric oxygen also permit

44、ted the evolution of aerobic cells and cellular respiration, which in turn signaled the beginning of the global carbon cycle. 结果，细胞就能够在浅水区和陆地上生存了。大气中氧结果，细胞就能够在浅水区和陆地上生存了。大气中氧气含量的增加使得需氧细胞进化并产生细胞呼吸，这标气含量的增加使得需氧细胞进化并产生细胞呼吸，这标志着全球碳循环的开始。志着全球碳循环的开始。Although the earliest cells were all prokaryotes, by abo

45、ut 1.5 billion years ago eukaryotes appeared.最早期的细胞都是原核细胞，直到大约最早期的细胞都是原核细胞，直到大约1515亿年前，真核亿年前，真核细胞才出现。细胞才出现。prokaryote：,prukrit原核生物原核生物 4.The Changing Face of planet EarthChanges in land masses, the seas, and climate have greatly affected the evolution of life on the earth. The basic parts of the pla

46、net include a light, solid crust over a hot, semisolid mantle and an inner, partially molten core. 大陆板快、海洋、气候的改变对地球上生命的进化有大陆板快、海洋、气候的改变对地球上生命的进化有着巨大的影响。行星的基本组成包括轻且硬的地壳、着巨大的影响。行星的基本组成包括轻且硬的地壳、炽热的半固体地幔和局部熔融的地核。炽热的半固体地幔和局部熔融的地核。Massive segments or plates of the crust move over the mantle in the process

47、 of continental drift. Over the past 500 million years, continental drift has sculpted the earths crusts to produce the form and distribution of present-day continents. 地幔上大板块地壳的挤压形成大陆漂移。在过去的五亿地幔上大板块地壳的挤压形成大陆漂移。在过去的五亿年大陆漂移塑造了地壳的外观，使现在大陆的分散存在。年大陆漂移塑造了地壳的外观，使现在大陆的分散存在。Climatic changes that greatly aff

48、ected living organisms accompanied these plate movements; the period was marked by occasional waves of mass extinctions of living creatures. 伴随板块运动，气候改变对活有机体有着巨大的影响。伴随板块运动，气候改变对活有机体有着巨大的影响。生物大规模灭绝高峰的偶然性事件的涌现是这个时期的生物大规模灭绝高峰的偶然性事件的涌现是这个时期的标志。标志。Organisms were also affected by periods of glaciation that followed variations in the earths orbit and in the output of energy by the sun.生物也受冰河期影响，在生物也受冰河期影响，在冰河期冰河期，地球轨道和太阳能的，地球轨道和太阳能的供应都发生了很大变化。供应都发生了很大变化。5.Taxonomy: Categorizing the Variety of living ThingsBiologists use the binomial system of nomenclature developed by L