第八章 生命的起源

第八章生命的起源第一节对生命的几种假说神造论-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一、原始人的图腾思辨二、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。女娲造人三、自然发生论腐草化萤腐肉生蛆淤泥生鼠四、生源论巴斯德-曲颈甑试验五、新自然发生说

地球上由没有生命的无机物逐渐发展到今天的生命世界进化论的创立共同由来学说（theoryofcommondescent）自然选择学说（theoryofnaturalselection）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，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=100六、地外起源论（宇生论）澳大利亚发现-含碳物质的陨石月球样品-氨基酸和有机酸地球上生命来自宇宙空间别的星球。彗星陨石坑生命起源于地球的自身演化过程地球是迄今为止发现唯一存在生命的星球第二节化学进化一、物理进化、化学进化与生物进化二、化学进化1920s,奥巴林和霍尔丹：化学演化期或前生物期1.简单有机体的形成1828年，维勒，氧化铅+铵尿素Miller实验——古老大气环境的模拟实验澳大利亚陨石中发现(1959)氨基酸、嘧啶和脂肪酸2.聚合有机体的形成3.多分子体系的形成和原始生命的出现4.代谢系统的进化和遗传系统的起源用电击提供能量，从简单小分子可得到复杂大分子。1.蛋白质起源说奥巴林的团聚体(coacervate)假说(1924)：用蛋白质（白明胶）和多糖(阿拉伯胶)混合得到团聚体福克斯用类蛋白质加热得到微球体三、生命的蛋白质起源说与核酸起源说核酸只有在蛋白质（酶）的作用下才能合成，而蛋白质也只有在其相应的核苷酸顺序存在的条件下才能合成。问题：是通过什么样的化学过程才能形成核酸和蛋白质相互依赖的多分子体系呢？“蛋鸡悖论” 2、核酸起源说遗传学家Muller(20年代)提出“裸基因说”(nakedgenetheory):生命发生从基因开始；T.Cech(80年代)发现具有催化活性的RNA

---ribozymeH.F.Noller(1992)发现纯化的rRNA有催化肽链合成的功能 具有催化活性的RNA:包括rRNA和tRNA;

完成多种功能：自我剪接；催化剪切；多肽合成；催化核苷酸的合成等RNA既能储存信息，也能催化化学反应（1）RNA初始序列作为互补序列模板；（2）互补序列作为模板，合成具初始序列RNA分子。RNA在进化上早于DNA：RNAworld如何转化为DNAworld基于RNA的系统RNA复制基于RNA和蛋白质的系统RNA到蛋白质现代细胞DNARNA蛋白质生物大分子的化学分工与进化DNA较RNA稳定，有利于遗传稳定性；蛋白质多样性大于RNA,有利于反应复杂性的进化四、生命秩序起源的新思考五、核酸和蛋白质的专业化分工合作第三节细胞的形成和进化一、细胞的形成细胞起源于?细胞起源于地球地球的形成及地球大气层条件的变化是细胞生命形成的关键

细胞

生物大分子（蛋白质、核酸等）

生物小分子（氨基酸、核苷酸、单糖、脂肪酸等）

无机物小分子（甲烷、氨、氢、水等）无机物小分子（甲烷、氨、氢、水等）CH4NH3H2OH2生物小分子形成氨基酸、尿素等氨基酸、嘌呤、嘧啶、脂肪酸等电火花生物大分子（如线性多核苷酸）形成原始细胞二、细胞的进化一、原核细胞的进化异养细菌化能自养光合自养兼性好氧完全好氧2.真核细胞的起源蓝藻在35亿年前就已出现，在之后的十几亿年里，他对改变地球的原始大气有很大的作用。当是的生态环境中只有

蓝藻

细菌20亿年前，某些原核细胞通过内共生的方法，进化出真核细胞。（目前较公认的假说） 蓝藻 叶绿体 细菌 线粒体

真核细胞的出现为有性生殖、多细胞化、动植物的分化都奠定了基础。线粒体和叶绿体起源的内共生学说内共生是指一种较大的细胞把另一种较小的细胞“吞吃”到细胞里面，但并不把小细胞消化掉，而是与其建立起一种互惠的共生关系（如大细胞利用小细胞的某种功能，从中得益，小细胞则利用大细胞提供的环境与食物，得以更好地生存）线粒体和叶绿体起源的内共生学说现代生物界内共生的例子许多种单细胞的绿藻、甲藻和硅藻可以共生于高等植物、真菌、其他藻类以及脊椎动物和无脊椎动物的细胞中蓝菌可以共生在真菌、变形虫、鞭毛虫以及已失去叶绿体的绿藻的细胞中，蓝菌可以进行光合作用，为宿主提供一定的养分在不少昆虫的特殊细胞中，有正常共生的细菌，这些细菌对于宿主来说往往是有重要的生理意义池沼多核变形虫（大小有2至3毫米）的细胞中并没有线粒体，但却有一些需氧的胞内共生细菌，这些细菌实际上是起到了线粒体的作用细胞器的内共生起源学说就是根据自然界中比较普遍地存在着细胞内共生这一现象，认为一些细胞器也是通过细胞内共生的过程而起源的设想一种较大的单细胞生物“吞吃”了另一种较小的单细胞生物，两者首先建立起内共生的关系在细胞进化的过程中，被“吞吃”的小细胞逐步高度特化，不能再在细胞外长期生存，从而就成为了细胞内的一种具有专门功能的细胞器官很早就发现叶绿体可以通过分裂来进行增殖，因此早在19世纪末20世纪初，就有人提出了叶绿体是起源于胞内共生的蓝菌的设想早在发现线粒体这种细胞器时，就有人指出它们在大小和形状上与细菌很相似；在这种相似性的基础上，20世纪20年代前后有人提出线粒体是来自胞内共生的细菌；后来发现线粒体也可以像细菌那样通过分裂而增殖，这给线粒体具内共生起源的提法增添了一些依据光凭线粒体与细菌之间、叶绿体与蓝菌之间的一些表面上的相似性，就认为线粒体和叶绿体是内共生起源的，这未免缺乏足够的说服力因此，直到20世纪60年代，这一学说都没有得到多大的发展