第八章生命的起源

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
多重证据支持共同由来学说
• 化石记录
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
– 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
T.Cech (80年代) 发现具有催化活Байду номын сангаас的RNA ---ribozyme
H.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。
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。
RNA在进化上早于DNA：RNA world如何转化为DNA world
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
氨基酸、嘌呤、
CH4 NH3
氨基酸嘧、尿啶素、等 脂肪酸等
H2O H2
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。
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
电火花
生物小分子形成
烷、氨、氢、水等）
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
三、生命的蛋白质起源说与核酸起源说
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
彗星
陨石坑
生
地球
命
是迄
起
今为 止发
源 于 地
现唯
球
一存
的
在生
自
命的 星球
身 演 化
过
程
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
福克斯用类蛋白质加热得到 微球体
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” (naked gene theory): 生命发生从基因开始；
– 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
• 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）
金鱼的驯化
• 金鱼 2n=100 • 鲫鱼（Carassius auratus） • 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
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。
• 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
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（theory of common descent）
• 自然选择学说（theory of natural selection）