第一部分 生命的起源與進化規律

生命的化學起源說——從無機物到有機生命體

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起源假說。當人類步入20世紀之后， 生命起源的化學起源假說由俄羅斯生物化學家奧巴林和英國遺傳學家霍爾丹首先提出。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，即從無機到有機化合物，有機高分子到蛋白質團聚體，再到原始生命，這就是著名的奧巴林的團聚體學說。

圖 1-1 生命的化學起源假說框架圖

生命的化學起源過程，生物學家將其概括為四個階段：

第一階段，從無機小分子生成有機小分子

生命起源的化學說認為，化學進化過程是在原始地球環境條件下進行的。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，為生命的誕生準備了必要的物質條件。

米勒的模擬實驗驗證了化學起源學說的第一階段。

圖 1-2 米勒模擬實驗圖

第二階段，由有機小分子物質生成生物大分子物質

經過極其漫長的積累和相互作用，在適當條件下，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者——原始的蛋白質以及核酸的出現，意味著生命有了重要的物質基礎。

第三階段，從生物大分子物質組成多分子體系

以原始蛋白質和核酸為主要成分的有機物，在原始海洋中經過漫長的進一步的積累、濃縮和凝集成團聚體或微粒體。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境分隔開，從而構成獨立的多分子體系。它們能夠從周圍海洋中吸收有用的物質來擴充和完善自己，同時又能把團聚體里的“廢物”排出去，這樣就具有了原始的物質交換作用而成為原始生命的萌芽。這是生命起源化學進化過程中一個很重要的階段。

圖 1-3 團聚體

第四階段，有機多分子體系演變為原始生命

具有多分子體系特點的團聚體漂浮在原始海洋中，經歷了更加漫長的演變，蛋白質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構和功能不斷地發展，終于形成了能把同化作用和異化作用統一于一體的、具有原始的新陳代謝作用并能進行繁殖的原始生命。

這是生命起源過程中最復雜、最有決定意義的階段。它直接涉及原始生命的發生，是一個質變的階段。因此，這一階段的演變過程是生命起源的關鍵。

這種原始生命體的出現使地球產生了生命，把地球的歷史從化學進化階段推向了生物進化階段，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胞生物

最原始的生命都是單細胞生物。它們從厭氧生活到有氧生活，特別是具有光合作用的藍藻的出現，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。單細胞生物經歷了10多億年的漫長歷程，才有多細胞生物的出現。