第八章生命起源及其演化#

一、生命的定义#

生理学
新陈代谢
生物化学
遗传学
热力学

生命的本质特征#

生命的物质基础是核酸和蛋白质
生命运动的物质特征是自我更新和自我复制
生命的基本特征是能够遗传、变异和繁殖
能够进行进化
生命体系是一个耗散结构（无序到有序）

对于生命的定义不应该过于绝对

特例：#

病毒、朊病毒、类病毒

普遍认为不能作为原始生命的结构

对传统观念的突破#

在生命起源所设计的时间和空间尺度上
过去被认为是生命本身的最重要的特征和生命特有的现象，在现在也被发现存在于某些物理、化学系统中
对极端环境的生命的考察和研究大大突破了关于生命生存极限的传统观念

二、什么时候开始形成生命#

原核细胞：光合细菌（35亿年，太古代）
例子：蓝细菌——层叠石
光合作用和光合微生物在35亿年前可能就存在，一般认为光合作用是相对复杂的生化反应存在
化石证据

三、生命是如何形成的#

第一种解释#

上帝创造的

第二种解释#

从宇宙中来的

第三种解释#

认为生命从非生命物质中直接产生过来的

现代多数人的观点#

地球上的生命都在地球历史的早期，在特殊的环境条件下，通过所谓的“前生命的化学进化”过程

生命起源是一个自然历史过程，是整个物质世界（宇宙）演化的一部分

尽管生命体可能是多次起源的，但是目前已知所有生物都来自于一个已知祖先

生物仅合成和使用氨基酸的L型光学同分异构体作为蛋白质的构件
通用的遗传密码
相同的核苷酸复制和蛋白质合成机制
相同的基本代谢反应

四、生命起源的阶段#

1. 化学进化#

原始的地球环境中是无氧的还原大气（后通过蓝细菌，通过光合作用带入氧气）

英国学者H.B.S Haldane提出“原始汤(Primordial Soup)”的说法

实验证明：Miller–Urey experiment

人们想象中的化学进化的过程：还原性的大气

2. 生物大分子的演化#

最根本的问题：到底是哪类分子最早出现，形成的最大的生命？

核酸：RNA/DNA
蛋白质

1986年，有催化功能的RNA分子

该学说的主要问题：

到目前为止只发现7种核酶，自然的核酶效率很低
到现在为止，还没有生命在Miller的系统中产生

生命最早起源于外星球？

澳大利亚陨石中的氨基酸
UFO？

生命的起源是一个长期争议的话题，但“人工生命”有可能在不远的将来实现

生命起源阶段的主要阶段#

无机小分子——有机小分子
有机小分子——生物大分子
生物大分子——多分子体系
多分子体系——原始生命

3. 生命演化过程中的一些重要事件#

原核细胞：光合细菌（35亿年，太古代）
单细胞真核生物：（27/20-10亿年）
原始的多细胞生物：多细胞藻类（12亿年）

4. 生物进化史早期的几次“物种大辐射”#

前寒武纪(age of jellyfish)——埃迪卡拉化石群
“埃迪卡拉动物群”所有动物为软体动物
早寒武纪——布尔吉斯化石群
寒武纪，约5.2亿年左右，后来也在世界上其他地点发现，有人称布尔吉斯的发现为“寒武纪大辐射”，又被称为“寒武纪大爆发”
- 节肢动物
- 环节动物
- 脊索动物
- 棘皮动物
- 未知门类
早寒武纪——澄江化石群
为寒武纪大爆发提供了重要证据

小结#

来自现生生物的证据表明，所有生命起源于一个共同的祖先
第一个生物化石追溯到约35亿年前，即在地球形成之后的大约10亿年前，我们已知最早的生命形式是原核生物
真核生物在18亿年前出现，他们的线粒体和叶绿体是从内共生细菌进化而来的
虽然寒武纪就已经产生了现代生物群的若干类群，但是化石记录显示大约在5.2Mya的寒武纪初期，动物类群发生了爆发式的多样性。这种快速多样性产生的原因是有争议的，但可能是遗传和生态因素综合作用的结果

第八章 生命起源及其演化#