生命起源

生物世界

综述

生命起源是当代的重大科学课题，然而却又是至今依旧了解甚少的最基本的生物学问题。

历史上曾经有过种种假说：如“神创说”（认为：生命是由上帝或神创造的）、“自然发生说”（认为：生命，犹其是简单生命是由无生命物质自然发生的）等。这些假说多出于臆测，已被人们所否定。

从以前召开的国际生命起源学术会议提出的研究论文看，当代关于生命起源的假说可归结为两大类：一是“化学进化论”（化学进化论主张：生命起源于原始地球条件下从无机到有机，由简单到复杂的一系列化学进化过程。）；二是“宇宙胚种说”（宇宙胚种说认为，地球上最初的生命是来自地球以外的宇宙空间，只是后来才在地球上发展了起来。）。

研究生命起源的意义

研究生命起源是要弄清几十亿年生命诞生的历史，然而其意义远不止追根溯源，还在于可以了解生命与环境，整体与部分、结构与功能、微观与宏观、个体发育与系统发育以主物质和能量与信息之间的辩证关系，可以进一步阐明遗传变异，生长分化、复制繁殖、新陈代谢、运动感应和调节控制等生命活动的机制，从而认识和阐明生命的本质，以实现人类控制和改造生命的目标。

化学进化论

核酸和蛋白质等生物分子是生命的物质基础，生命的起源关键就在于这些生命物质的起源。即在没有生命的原始地球上，由于自然的原因，非生命物质通过化学作用，产生出多种有机物和生物分子。因此，生命起源问题首先是原始有机物的起源与早期演化。化学进化的作用是造就一类化学材料，这些化学材料构成氨基酸，糖等通用的“结构单元”，核酸和蛋白质等生命物质就来自这结“结构单元”的组合。

1922年，生物化学家奥巴林第一个提出了一种可以验证的假说，认为原始地球上的某些无机物，在来自闪电，太阳光的能量的作用下，变成了第一批有机分子。

时隔31年之后，美国化学家米勒进行实验证了奥巴林的这一假说。他模拟原始地球上的大气成分，用氢、甲烷、氨和水蒸气等，通过加热和火花放电，合成了有机分子氨基酸。继米勒之后，许多通过模拟原始地球条件的实验，又合成出了其他组成生命体的重要的生物分子，如嘌呤、嘧定、核糖、脱氧核糖、核苷、核苷酸、脂肪酸、卟啉和脂质等。

1965年和1981年，我国又在世界上首次人工合成胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸。蛋白质和核酸的形成是由无生命到有生命的转折点。上述两种生物分子的人工合成成功，开始了通过人工合成生命物质去研究生命起源的新时代。一般说来，生命的化学进化过程包括四个阶段：从无机小分子生成有机小分子；从有机小分子形成有机大分子；从有机大分子组成能自我维持稳定和发展的多分子体系；从多分子体系演变为原始生命。

宇宙胚种说

人们已经提出了许多关于宇宙胚种说的假说。如在1993年7月的第十次生命起源国际会议上，有人提出：“造成化学反应并导致生命产生的有机物，毫无疑问是与地球碰撞的彗星带来的”；还有人推断，是同地球碰撞的其中一颗彗星带着一个“生命的胚胎”，穿过宇宙，将其留在了刚刚诞生的地球之上，从而有了地球生命。

一位空间物理学家和一位天体物理学家也把地球生命的起源解释为：地球生命之源可能来自于40亿年前坠入海洋的一颗或数颗彗星，他们也认为是彗星提供了地球生命诞生需要的原材料(他们将之谓“类生命生物”)。尽管有科学家对此类假说持强烈的反对意见(他们认为：“彗星是带来了某些物质，但它们不是决定性的，生命所必需的物质在地球上已经存在 ”)。

尽管诸如此类的观点仍是一些尚需进一步证明的问题，但通过对陨石、彗星、星际尘云以及其他行星上的有机分子的探索与研究。了解那些有机分子形成与发展的规律，并将其与地球上的有机分子进行比较，都将为地球上生命起源的研究提供更多的资料。

遗传变异

遗传是指生物的亲代与子代之间，在形态、结构和功能上常常相似的现象。

细胞核遗传

细胞核遗传指由细胞核里的遗传物质控制的遗传现象。

细胞质遗传

由细胞质（线粒体和叶绿体）中的遗传物质控制的遗传现象。（细胞核遗传遵循孟德尔的遗传定律，细胞质遗传不遵循。两者的遗传物质都是DNA。）

变异

是指生物的亲代与子代之间，子代的不同个体之间，总是或多或少的存在着差异的现象。（遗传是相对的，变异是绝对的，遗传和变异在生物的进化中同等重要。）

性状：生物体在形态、结构、生理等方面所具有的区别性特征。

DNA的复制：是指以亲代DNA分子为模板来合成子代DNA的过程。

半保留复制：指DNA 的复制过程中，子代DNA分子都保留了原来DNA分子中的一条链。

基因：是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位，是有遗传效应的DNA片段。基因在染色体上呈线性排列，每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸。

遗传信息：基因的脱氧核苷酸排列顺序就代表遗传信息。

转录：指在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。

翻译：指在细胞质中的核糖体上，以信使RNA为模板，一转运RNA为运载工具，按照碱基互补配对原则，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。

中心法则：遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译过程，以及遗传信息从DNA传递给DNA的复制过程。后来发现，某些病毒中RNA同样可以反过来决定DNA，为逆转录。是对“中心法则”的补充和完善。

密码子：信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，叫做密码子。

相对性状：同种生物同一性状的不同表现类型，叫做相对性状。

显性性状：在遗传学上，把杂种F1中显现出来的那个亲本性状叫做显性性状。

隐性性状：在遗传学上，把杂种F1中未显现出来的那个亲本性状叫做隐性性状。

性状分离：在杂种后代中显现不同性状的现象，叫做性状分离。

显性基因：控制显性性状的基因，叫做显性基因。

隐性基因：控制隐性性状的基因，叫做隐性基因。

等位基因：在一对同源染色体的同一位置上的，控制着相对性状的基因，叫做等位基因。（如Dd）

等同基因：在一对同源染色体的同一位置上的，控制着相同性状的基因，叫做等同基因。（如DD或dd）

表现型：是指生物个体所表现出来的性状。

基因型：是指与表现型有关系的基因组成。

纯合体：由含有相同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。

纯合体自交后代不发生性状分离。

杂合体：由含有不同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。

杂合体自交后代要发生性状分离。

测交：让杂种子一代与隐性类型相交，用来测定F1的基因型。

分离定律

在进行减数分裂的时候，等位基因随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随着配子遗传给后代，这就是基因分离规律。

组合规律

在F1产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合，这一规律就叫基因的自由组合规律。

性状分离：在杂种后代中，同时呈现出显性性状和隐性性状的现象。

染色体组型（也叫核型）：指某一种生物体中全部染色体的数目、大小和形态特征。

性别决定：一般是指雌雄异体的生物决定性别的方式。

性染色体：与决定性别有关染色体。

常染色体：与决定性别无关的染色体叫做常染色体。

伴性遗传：性染色体上的基因，所控制的遗传性状与性别相联系，这种遗传方式叫做伴性遗传。

基因重组：是指控制不同性状的基因的重新组合。

基因突变：它是指基因结构的改变，包括DNA碱基对的增添、缺失或改变。

自然突变：在自然条件下发生的基因突变。

诱发突变（人工诱变）：在人为条件下，利用物理的、化学的因素来处理生物，使它发生基因突变。

诱变育种：通过诱发突变，从中选育生物新品种的育种方法。

染色体变异：在自然因素或人为因素的影响下，染色体的结构和数目发生改变引起的变异，叫染色体变异。

染色体组：细胞中形态和功能上各不相同，但是都携带着控制一种生物生长发育、遗传变异的全部信息的一组非同源染色体。

起源和进化

古生物学：它是研究地质历史时期生物的发生、发展、分类、演化、分布等规律的科学，它的研究对象是保存在地层中的古代生物的遗体、遗迹或遗物——化石。

胚胎学：它是研究动植物的胚胎形成和发育过程的科学。

比较解剖学：它是对各类脊椎动物的器官和系统进行解剖和比较研究的科学。

同源器官：它是指起源相同，结构和部位相似，而形态和功能不同的器官。

生存斗争：生物个体（同种或异种的）之间的相互斗争，以及生物与无机自然条件（如干旱，寒冷）之间的斗争，赖以维持个体生存并繁衍种族的自然现象。

自然选择：在生存斗争中，适者生存，不适者淘汰的过程叫自然选择。

适应：生物与环境表现相适合的现象。

物质构成

元素

大量元素

构成细胞的大量元素有C、H、O、N、P、S、k、Ca、Mg等，这些元素有些是细胞的组成物质，有些则是组成维持细胞正常生命活动所必需的物质。例如：C、H、O和N都是构成生命体物质的必需元素，而它们均是构成蛋白质的必需元素。

化学成分

一切生命活动与细胞的化学成分密切相关。（组成它们的元素、原子、分子不属于生命系统。）

细胞的化学成分主要指构成细胞的各种化合物。这些化合物包括无机物和有机物。一般指含碳氢的化合物及其衍生物就叫有机物(碳酸盐除外），如：淀粉、氨基酸、氨基酸盐、核酸等；无机物主要是水、无机盐和气体单质。它们在活细胞中的含量从少到多的排序是：糖类和核酸（占1~1.5%)、无机盐(占1~1.6%)、脂质（占1~2%）、蛋白质（占7~10%）、 水（占85~90%）。

生理活性物质：凡是对人或动物生理现象产生影响的活性物质，统称为生理活性物质。例如神经传递物质乙酰胆碱、神经生长因子、多肽、多糖、多种活性酶、酶元等都是生理活性物质，辅酶、辅机、等都是生理活性物质的组成部分。

分子

无机物

组成生物体的无机物包括水和无机盐。

水

水是生命之源，生物需要依赖水才得以生存。

无机盐

无机盐是维持生物体正常生命活动和生理功能不可或缺的成分。其生理功能有：①细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分；②参与并维持生物体的代谢活动；③维持生物体内的平衡（渗透压平衡、酸碱平衡、离子平衡）。例如：兴奋的传递就需要神经元上的内外钾、钠离子浓度的改变产生动作电位。

有机物

【糖类】

糖类是生物体主要的能源物质。

【核酸】

核酸是遗传信息的携带者。

【脂类】

脂质中的脂肪是主要储能物质。

【蛋白质】

蛋白质是生命活动的主要承担者。

【维生素】

维生素有许多种，可分为水溶性维生素和脂溶性维生素。

上一章 生物 生物世界最新章节 下一章 生物的进化