文档介绍：13 生物的起源与进化(A)
生命的起源
Darwin与进化论
生物进化的证据和历程
人类的起源和进化
生命的起源
几百年前的争论
生命究竟是如何起源的,有机体能自发地由非生命物质随时形成吗?
18世纪以前:
从垃圾和粪坑里自发地产生了蛆和苍蝇
从小池塘和沼泽地中自发地出现了蝌蚪和青蛙
从潮湿的土壤里钻出了老鼠
植物只能通过种子的萌发才能产生
卵的孵化产生了昆虫和家禽等
如何通过实验来解决这个难题?
18世纪意大利科学家Spallanzani的实验
置于烧瓶中的肉汤加热沸腾后让其冷却,开口的烧瓶中很快就繁殖生长出许多微生物;但加了瓶塞与外界隔离的烧瓶中就没有出现微生物。
这一实验结果为解决上述的争论提供了重要的线索。
Pasteur的实验
结论:“所有生物只能来源于生物,从非生命物质中绝对不可能随时自发地产生出新的生命个体”。
地球上的第一个生命是如何而来的?
在生命物质与非生命物质之间没有不可逾越的鸿沟。
外星生命?
地球早期化学演化
原始的地球和最早出现的生物
原始的地球缺乏氧气,大气中存在着许多还原性气体如H2, NH3, CH4, 水蒸气(H2O),也可能有CO2, H2S等。当时地球缺乏臭氧层的保护,太阳的紫外线辐射很强。
前寒武纪沉积岩薄片中存在类似细菌大小的微体古生物化石,经鉴定主要是一些细菌、蓝细菌(蓝藻)等。
最早的原核生物在地球形成的早期就开始出现了。一些早期出现的生物还具有光合放氧的能力和抗紫外线辐射的能力。
化学演化
俄国科学家Oparin和英国科学家Haldane提出,原始地球环境可以产生组成生物体的糖、脂类、蛋白质和核酸等大分子结构单元,甚至到生物多分子体系,但还没有出现真正的生命,这一时期称为化学演化期或前生物期。
从化学演化期到产生最简单的生命形式包括4个阶段:(1)氨基酸、核苷酸等有机单体分子的非生物合成和积累;(2)有机单体分子在非生物体系中聚合成多聚体;(3)多聚体整合为多分子体系颗粒(原球体);(4)代谢与遗传体系的形成和进化最终产生出最简单的生命形式——原核细胞。
原始地球条件:
没有氧气,最初形成的生命物质不会被氧化降解;
能量输入——紫外线辐射;
其他因素如粘土矿物的化学催化作用、太阳和紫外线辐射对有机分子的浓缩作用、火山爆发形成的特殊环境和条件等
如何模拟原始地球条件进行实验?
Miller实验
1953年,美国芝加哥大学的研究生Miller根据原始地球的还原大气条件设计了一套密闭循环实验装置,模拟和验证了非生命有机分子在原始地球环境中生成生物分子结构单元的化学动力学过程。
一周后,检测出5种氨基酸、不同有机酸、HCN等
关于最简单生命形式起源的几个假说
Oparin的团聚体学说
蛋白质和核酸等生物大分子聚合在团聚体内并具有类似于膜那样的边界,其内部的化学特征显著区别于外部的溶液环境。团聚体是一种多分子体系,它具有一定的生命现象。
Fox的微球体学说
微球体可以从外界吸收更多的生物多聚体分子,使得微球体上产生出芽,甚至形成新的微球体。
脂球体学说
磷脂与蛋白质混合在一起形成外形类似于细胞并具有双层膜的结构。
代谢系统的进化和遗传系统的起源
原始生命体系内代谢系统在自然选择的作用下变得逐渐复杂起来,这种代谢系统的进化经历了由简单到复杂的漫长过程。