第一部分 生命的起源與進(jìn)化規(guī)律

生命的化學(xué)起源說——從無機(jī)物到有機(jī)生命體

地球上存在著形形色色、種類繁多的生物。那么，豐富多彩的生物是怎樣誕生的呢？

目前，廣為接受的是生命的化學(xué)起源假說。當(dāng)人類步入20世紀(jì)之后， 生命起源的化學(xué)起源假說由俄羅斯生物化學(xué)家奧巴林和英國遺傳學(xué)家霍爾丹首先提出。后來，奧巴林在他的《地球上生命起源》一書中明確提出生命起源三個步驟，即從無機(jī)到有機(jī)化合物，有機(jī)高分子到蛋白質(zhì)團(tuán)聚體，再到原始生命，這就是著名的奧巴林的團(tuán)聚體學(xué)說。

圖 1-1 生命的化學(xué)起源假說框架圖

生命的化學(xué)起源過程，生物學(xué)家將其概括為四個階段：

第一階段，從無機(jī)小分子生成有機(jī)小分子

生命起源的化學(xué)說認(rèn)為，化學(xué)進(jìn)化過程是在原始地球環(huán)境條件下進(jìn)行的。原始地球的溫度很高，原始大氣在高溫、紫外線以及雷電等自然條件的長期作用下，使得原始海洋中形成了許多簡單的有機(jī)物，如各種氨基酸，以及組成生物高分子的其他重要原料，如核苷酸、單糖等，為生命的誕生準(zhǔn)備了必要的物質(zhì)條件。

米勒的模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了化學(xué)起源學(xué)說的第一階段。

圖 1-2 米勒模擬實(shí)驗(yàn)圖

第二階段，由有機(jī)小分子物質(zhì)生成生物大分子物質(zhì)

經(jīng)過極其漫長的積累和相互作用，在適當(dāng)條件下，原始海洋中的一些氨基酸通過縮合作用形成原始的蛋白質(zhì)分子，核苷酸則通過聚合作用形成原始的核酸分子。生命活動的主要體現(xiàn)者——原始的蛋白質(zhì)以及核酸的出現(xiàn)，意味著生命有了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

第三階段，從生物大分子物質(zhì)組成多分子體系

以原始蛋白質(zhì)和核酸為主要成分的有機(jī)物，在原始海洋中經(jīng)過漫長的進(jìn)一步的積累、濃縮和凝集成團(tuán)聚體或微粒體。它們漂浮在原始海洋中， 與海水之間形成了一層最原始的界膜，與周圍的原始海洋環(huán)境分隔開，從而構(gòu)成獨(dú)立的多分子體系。它們能夠從周圍海洋中吸收有用的物質(zhì)來擴(kuò)充和完善自己，同時又能把團(tuán)聚體里的“廢物”排出去，這樣就具有了原始的物質(zhì)交換作用而成為原始生命的萌芽。這是生命起源化學(xué)進(jìn)化過程中一個很重要的階段。

圖 1-3 團(tuán)聚體

第四階段，有機(jī)多分子體系演變?yōu)樵忌?/b>

具有多分子體系特點(diǎn)的團(tuán)聚體漂浮在原始海洋中，經(jīng)歷了更加漫長的演變，蛋白質(zhì)和核酸這兩大主要成分的相互作用，其中一些多分子體系的結(jié)構(gòu)和功能不斷地發(fā)展，終于形成了能把同化作用和異化作用統(tǒng)一于一體的、具有原始的新陳代謝作用并能進(jìn)行繁殖的原始生命。

這是生命起源過程中最復(fù)雜、最有決定意義的階段。它直接涉及原始生命的發(fā)生，是一個質(zhì)變的階段。因此，這一階段的演變過程是生命起源的關(guān)鍵。

這種原始生命體的出現(xiàn)使地球產(chǎn)生了生命，把地球的歷史從化學(xué)進(jìn)化階段推向了生物進(jìn)化階段，對于生物界來說更是開天辟地的大事。

科普知識窗

最早的原始生命是單細(xì)胞生物

最原始的生命都是單細(xì)胞生物。它們從厭氧生活到有氧生活，特別是具有光合作用的藍(lán)藻的出現(xiàn)，使原始大氣中氧的含量逐漸積累而改變了大氣成分，有助于有氧生物的誕生。單細(xì)胞生物經(jīng)歷了10多億年的漫長歷程，才有多細(xì)胞生物的出現(xiàn)。