第八章生命的起源

第八章生命的起源一、原始人得图腾思辨二、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、女人在内得世界万物。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

地球上由没有生命得无机物逐渐发展到今天得生命世界进化论得创立共同由来学说(theoryofmondescent)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得比较研究:人得上肢、马得前腿、海豚得鳍足、蝙蝠得翼手——骨骼构造相似9大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流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得物种13种地雀彼此相似而又互有区别得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得个体变异产生新得性状连续选择使轻微得变异积累人工选择效应-自然选择得佐证家养动物栽培植物金鱼得驯化金鱼鲫鱼(Carassiusauratus)我国饲养金鱼最早得国家七八百年中,完成了金鱼得驯化,选育出绚丽多姿、颜色各异得不同品种

2n=100六、地外起源论(宇生论)澳大利亚发现-含碳物质得陨石月球样品-氨基酸和有机酸地球上生命来自宇宙空间别得星球。彗星陨石坑生命起源于地球得自身演化过程地球就是迄今为止发现唯一存在生命得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、简单有机体得形成1828年,维勒,氧化铅+铵尿素Miller实验——古老大气环境得模拟实验澳大利亚陨石中发现(1959)氨基酸、嘧啶和脂肪酸2、聚合有机体得形成3、多分子体系得形成和原始生命得出现4、代谢系统得进化和遗传系统得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得团聚体(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、生命得蛋白质起源说与核酸起源说核酸只有在蛋白质(酶)得作用下才能合成,而蛋白质也只有在其相应得核苷酸顺序存在得条件下才能合成。问题:就是通过什么样得化学过程才能形成核酸和蛋白质相互依赖得多分子体系呢？“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)发现具有催化活性得RNA

---ribozymeH、F、Noller(1992)发现纯化得rRNA有催化肽链合成得功能 具有催化活性得RNA:包括rRNA和tRNA;

完成多种功能:自我剪接;催化剪切;多肽合成;催化核苷酸得合成等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蛋白质生物大分子得化学分工与进化DNA较RNA稳定,有利于遗传稳定性;蛋白质多样性大于RNA,有利于反应复杂性得进化四、生命秩序起源得新思考五、核酸和蛋白质得专业化分工合作第三节细胞得形成和进化一、细胞得形成细胞起源于?细胞起源于地球地球得形成及地球大气层条件得变化就是细胞生命形成得关键

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、细胞得进化一、原核细胞得进化异养细菌化能自养光合自养兼性好氧完全好氧2、真核细胞得起源蓝藻在35亿年前就已出现,在之后得十几亿年里,她对改变地球得原始大气有很大得作用。当就是得生态环境中只有

蓝藻

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

真核细胞得出现为有性生殖、多细胞化、动植物得分化都奠定了基础。线粒体和叶绿体起源得内共生学说内共生就是指一种较大得细胞把另一种较小得细胞“吞吃”到细胞里面,但并不把小细胞消化掉,而就是与其建立起一种互惠得共生关系(如大细胞利用小细胞得某种功能,从中得益,小细胞则利用大细胞提供得环境与食物,得以更好地生存)线粒体和叶绿体起源得内共生学说现代生物界内共生得例子许多种单细胞得绿藻、甲藻和硅藻可以共生于高等植物、真菌、其她藻类以及脊椎动物和无脊椎动物得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得绿藻得细胞中,蓝菌可以进行光合作用,为宿主提供一定得养分在不少昆虫得特殊细胞中,有正常共生得细菌,这些细菌对于宿主来说往往就是有重要得生理意义池沼多核变形虫(大小有2至3毫米)得细胞中并没有线粒体,但却有一些需氧得胞内共生细菌,这些细菌实际上就是起到了线粒体得作用细胞器得内共生起源学说就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,认为一些细胞器也就是通过细胞内共生得过程而起源得设想一种较大得单细胞生物“吞吃”了另一种较小得单细胞生物,两者首先建立起内共生得关系在细胞进化得过程中,被“吞吃”得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得一种具有专门功能得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就是起源于胞内共生得蓝菌得设想早在发现线粒体这种细胞器时,就有人指出她们在大小和形状上与细菌很相似;在这种相似性得基础上,20世纪20年代前后有人提出线粒体就是来自胞内共生得细菌;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得提法增添了一些依据光凭线粒体与细菌之间、叶绿体与蓝菌之间得一些表面上得相似性,就认为线粒体和叶绿体就是内共生起源得,这未免缺乏足够得说服力因此,直到20世纪60年代,这一学说都没有得到多大得发展三、细胞得产生就是基因定位第四节对地外生命得探索

据研究,今天生活在地球上已确知得生物物种约170万种,加上未被发现和已经灭绝得物种(物种灭绝得同时会有新物种产生),地球上物种得数目就是相当可观得。保守估计在亿种以上。迄今为止,人们从未见过地球以外得生命形态。宇宙中存在着与地球上相同模式而构建得生命吗？地外生命存在得依据哲学得研究证据天文学得研究证据

哲学得研究证据哲学中有句名言:世界就是物质得。即生命就是物质得。构成生命得基本物质材料和构成非生命得基本物质材料并没有区别,无非就是各种化学元素,而这些元素则就是由更为基本得一些粒子——原子、中子和电子组成。天文学得研究证据构成恒星、星系、星际物质等得基本材料,物质间相互作用得物理过程、化学过程和生物过程所遵循得规律与地球上就是一致得。(右图为三色石。就是“勇气”号拍下得火星岩石得合成照片。岩石有三种颜色:红色、绿色和蓝色。)

星际有机分子得发现表明:在宇宙得许多地方,由无机物形成有机物得化学演化早已完成！！！

细胞和膜得表面有许多核孔,核孔得周围有8种颗粒,组成核孔轮。通过这一核孔,促使RNA等进入细胞质,完成传递遗传信息得任务。结论:在太阳系内得其她天体上不存在像地球人那样得高度发达得生命形式;至于就是否存在低级生命得可能至今也没有定论。

☆★ζδ寻找液态水？！！月球:“克莱门汀”号航天器,发现月球南极得冰湖~火星:“火星快车”飞行器发回了长期受水流侵蚀得火星表面照片~(右上图显示美“机遇号”曾发现火星表面可能存在过咸海;下图为“火星快车”发回得照片)巨行星得卫星木卫二:99年“伽利略”号考察表明,木卫二表面布满环形山,为冰层所覆盖~05年,“卡西尼号”飞船四次近距离拍摄土卫二,发现南极有一系列裂痕和喷口~

(下左图为卡西尼号拍摄得木卫二表面,右图为根据“伽利略”号采集得数据绘制得木卫二得大气)木卫六97年发射得“卡西尼号”于04年抵达土星,发现土卫六得物理条件类似于原始地球~05年,“卡西尼号”携带得“惠更斯号”降落在“泰坦”表面,照片表明,泰坦上可能富含碳氢化合物和冰块~(下图为“惠更斯”号探测器离开“卡西尼”号飞船,飞向土星得卫星――土卫六得想象图)现在我们就以文明产生得条件来估计银河系中符合这些条件得星球数量,即著名得德雷克方程。N=RsXfpXfgXnXf1XfiXfcXL式中:N为银河系内可以联络得文明星球数;Rs为银河系中得恒星形成率,即每年形成得恒星数目;

fp为有行星系得恒星所占比率;fg为类太阳型恒星所占比率;

n为每个恒星有多少个行星处在其生命圈

内;

fi为有生命得行星中出现智慧生命得比率f1为直属行星中出现生命得行星得比率;fc为有智慧生命得行星中,具有星际通讯能力得行星得比率;L为文明存在得寿命。如何与地外文明取得联系?除了技术和设备上得限制,时空屏障就是最大难题、空间问题:最近得文明星球可能在35光年之外,即使用无线电联系,也要70年后得到回音;时间问题:文明发展程度差异太大得星球就是无法进行通信沟通得~地外文明得分类地外文明发展得程度第1类工业技术水平接近于地球上已达到得水平能量约为1016瓦特第3类掌握自己得恒星系统得一切资