生命科学导论总结

第1讲生命的起源与进化

一、生命到底是什么？

生命的生物学定义：生命是生物体所表现出来的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及对刺激产生反应等复合现象。

1、前分子生物学时代——生命是活力（隐得来稀——亚里士多德）

2、分子生物学时代——生命是机器,是生物大分子机器

3、基因组时代——生命是信息

只不过是一组碱基编码

基因数不对应生物体的复杂性

越是高等的生物，非编码DNA在不断增加（人类基因组中，有95% DNA不参加编码蛋白质）

生命是单一起源（共相同源）

●1、DNA是遗传物质；

●2、DNA复制使用模板和碱基配对机制；

●3、将DNA转录成RNA使用有同源催化机制的RNA聚合酶；

●4、使用三联体密码子把RNA翻译成蛋白；

●5、使用rRNA、tRNA和核糖体蛋白的混合物来翻译蛋白质；

●6、ATP作为细胞内能量储存和合成DNA、RNA的能量来源；

●7、细胞质被包在膜内，营养和废物可以通过；

8、生命起源于海洋，并是热起源。

二、生命起源的各种假说

(一) 神创论

（二）胚种论（Panspermia）只是一种猜测

该理论认为，地球最初的生命来源于宇宙空间

（三）深海烟囱起源假说

这种生命形成理论认为，生命起源于海底热泉口，最初富含氢气的有机微粒便是从这个口中喷出。然后，热泉边的岩石凹陷处将这些有机微粒集中到一起，并给它们提供丰富的矿物养分。即便是今天，这些海底热泉依然富含大量的化学物质和热能，滋养着充满生气的生态系统。

（四）泥土造物假说与土壤形成机理相矛盾

一些科学家认为最早的有机生命体应该起源于泥土。他们认为泥土不仅使有机微粒聚在一起，更帮助它们逐步形成我们今天的基因模式。DNA的一大作用就是储存分子如何排列的信息，DNA的发生次序对于蛋白质内氨基酸的排列模式起到至关重要的作用。而泥土中的矿物晶体将有机分子按照某种模式排列起来。逐渐的，有机分子自己也具有了自我组织的能力，并慢慢形成了今天的万物。然而，土壤是群落发育的产物，除非是火山灰

（四）电火花形成假说

电火花可以使空气中的水、甲烷、氨气和氢气通过化学作用形成氨基酸和糖分。这一点使得许多科学家相信生命最初的物质是通过大自然中的电力效应产生的

（五）冰雪地球假说

在约30亿年前，地球上曾覆盖着厚厚的冰层。这些冰层大概有

几百米厚，既保护了一些有机物质躲开紫外线的照射，又可保护天体撞击所造成的损害。据此，有机物质得以在冰下的水中慢慢滋生繁衍，最终形成今天的万物。然而，生命体中酶的适宜温度（25-30℃）与此不符。

（六）RNA起源假说

核糖核酸RNA与脱氧核糖核酸DNA一样有着储存信息的作用，帮助DNA和蛋白质的形成。在机体中，RNA还有着打开或者关闭某些基因的功能。一些科学家认为，生命是从RNA开始，RNA是在地球上自发形成的。

（七）自生论

生命是自然界中随机的自然发生的。

（八）生源论

所有生命只能来源于生命，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

三、生命起源的三个阶段

元素演化——化学演化——生命演化

从生物大分子演化期到细胞包括4个步骤：

（1）生物大分子和催化作用形成；

（2）有机物聚合成多聚体，整合为多分子体系颗粒（原球体，奥巴林假说）；

（3）多聚体代谢与遗传体系的形成；

（4）细胞膜出现——原核细胞，进入生物演化。

四、生命起源的证据

（一）化学人工合成实验

（二）遗传系统的起源

代谢系统和遗传系统的起源与进化

偶然合成的能促进RNA复制活性的短肽链与RNA的合作促进了原始细胞遗传系统的进化。

偶然以RNA为模板合成了DNA链，后者贮存和复制遗传信息比RNA更稳定也更有效，生命起源初期RNA发挥主要作用的时代便让位于DNA-RNA-蛋白质共同作用的时代。

繁殖、蛋白质合成和代谢三者在特殊环境条件下协同进化，加深了遗传系统与代谢系统的偶联。生命由起源阶段进入漫长的进化阶段，演化出多样性的生物世界

（三）原始的地球和最早出现的生物

➢38-35亿年前，原始的地球缺乏氧气，大气中存在着许多还原性气体如 NH3, CH4, 水蒸气(H2O)，也可能有CO2, H2S等和少量H2。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。

➢最早的原核生物具有光合放氧的能力和抗紫外线辐射的能力。（四）真核生物的起源

➢原核生物出现于38亿年前；

➢真核生物化石不超过20亿年前。

➢真核生物细胞要比原核生物细胞复杂得多。

“内共生假说”（1970，马古丽斯猜想）的实验支持

（四）病毒的起源之谜

●病毒的类型： DNA病毒，RNA病毒，朊病毒。多样性表现在

形状、大小、生活史、基因组含量、进化方式、与宿主作用方

式。

●病毒的共性：是非细胞专性寄生，无ATP代谢系统；与细胞共

用遗传密码。

五、生物进化论

1、拉马克进化论

强调环境的直接影响；器官用进废退；获得性遗传。高等动

物的意志和欲望可促进进化。

2、达尔文学说

1.遗传变异普遍存在，物种渐变。

2.繁殖过剩，生存斗争个体之间,种群之间。

3. 自然选择、适者生存 Darwin认为生存斗争与适者生存就

是自然选择的过程。

达尔文进化论的不足：没有遗传学基础；没有提出隔离在物种形成中的作用。尽管如此，达尔文进化论具有里程碑的意义。

2009，杰里.科恩著《为什么相信达尔文》在欧美很畅销。

3、现代综合进化论

享有一个基因库的群体是生物进化的基本单位；物种形成和生