对 生命起源 的思考,就象对 宇宙起
源 的思考一样,构成人类理性思维中 最
富有挑战性,亦最有吸引力 的问题之一。
自古以来,杰出的思想家、哲学家
和科学家，都试着 提出 / 回答 下面这
些问题。
什么是生命？
什么时候开始形成生命？
生命是如何形成的？
生命世界又何以如此千姿百态？
这些问题都尚未解决，就如同生
命科学还没有走到终极。
第十二讲 生命起源和生物进化
一,什么是生命
二,有关生命起源的种种假说
三,寻求生物进化的轨迹
一、什么是生命
（本节见参考书第 1-3页）
1、生命的特征
什么是生命？ 初看起来,这是一个
常识问题。仔细推敲，却很难用一、二
句话说清楚。
特征 是生物,可能不 不是生物,可能
表现此特征 表现此特征
运动 植物 河流
生长 成年动物 山脉
新陈代谢 古莲子 云朵
繁殖 休眠孢子 火焰
应答 植物人 机械
特征 是生物,可能不 不是生物,可能
表现此特征 表现此特征
细胞 …… ……
遗传 …… ……
死亡 …… ……
演化 …… ……
被列入生命特征的每一条，都可
能在 哲学 诡辩 中受到诘难。
解决问题的办法可能有两种,
一种办法是，物理学家薛定谔的
尝试，他试图从纯物理学的角度来定
义生命
(「生命是什么」（ 1944）中说：
生命依靠吸纳负墒，避免了趋向
平衡的衰退。 )
另一种办法是,用一系列相关特
征来表征生命,例如,生物体以细胞
为基本结构单位并应具备新陈代谢、
繁殖、遗传等特征。
2、细胞是生物体的基本结构单位
（ 1）单细胞生物和多细胞生物
大肠杆菌、霍乱弧菌
螺旋菌
酵母 单细胞生物
疟原虫
大多数动、植物
多细胞生物
人
（ 2）原核生物和真核生物
细菌 是原核生物 有细胞核
动、植物 是真核生物 没有细胞核结构
有核物质
3、生命的化学组成 —— 生物大分子
氨基酸 ￣ 蛋白质 结构、酶、调节物
核苷酸 ￣ 核酸 遗传信息
单糖 ￣ 多糖 结构、能源、信息
脂类 结构、能源、信息
二、有关生命起源的种种假说
（本节见参考书第 126-134页）
1、自古以来，有关生命起源出
现过多种假说。
神造论 —— 上帝创造万物，最后
造人。 (见圣经故事 )
自然发生论 —— 生物是从非生物
环境中自然发生出来的
腐草化萤
腐肉生蛆
淤泥生鼠
宇生论 —— 地球上生命来自宇宙空
间别的星球。仍留下问题：“别的星
球上生命如何起源”。
广为接受的生命起源学说：
1924 年苏联生物学家 奥巴林 发表
「 生命起源 」。
1929 年英国遗传学家 霍尔丹 也提
出类似观点。
1936 奥巴林 专著再版，他提出的
生命起源学说引起世界重视。
2、生命起源发生在什么时候？
天文学家估计地球形成于约 45
亿年前。
迄今找到的最早的化石记录了
35 亿年前的原核生物。
所以，生命起源大约发生在距
今 45－ 35 亿年 间。
3、生命起源时的地球环境
200亿年前 没有物质和能量，没
有时间,没有空间。
150亿年前 大爆炸,产生能量、
质量，开始时间、空间。
1 x 1010 oC
1分钟 基本粒子, 汤, （质子、中
子、
电子）
3分钟 氦（ 42He） +氢（ 11H）
25％ 75％
45亿年前 太阳系形成
地球形成
地球和其他几个行星一样，是从
太阳旋转甩出的的一团物质组成。
地球形成的过程：
凝聚,重元素在内，轻元素在外，
成为第一次大气层，很快被来自太阳
的热风吹去。
降温,形成地壳。
不时有火山爆发, 溶浆使地表高
低不平；同时，出现第二次大气层。
再降温, 地表冷至 100 0C以下，
降水生成江河湖海。
4、化学进化 —— 由简单小分
子到复合大分子
随着地表的冷却，水的积累，
在原始海洋中和大气中，出现一批
简单的小分子。
太阳辐射 火山爆发 雷鸣电闪
提供能量,使简单小
分子合成复杂的稍大分子。
有机酸、氨基酸、单糖、脂类、
嘌呤、嘧啶、核苷酸等等
地表的能量
能源 J/cm2
太阳辐射 1.09x106
紫外线 400nm－ 300nm 1.42x104
300nm－ 250nm 2.3x103
250nm－ 200nm 17.51
200nm－ 150nm 7.11
闪电 14.74
放射性 (地下 1 Km 内 ) 3.35
火山爆发 0.54
宇宙射线 6.28x103
支持, 化学进化, 假说的证据
1953 年芝加哥大学研究生 米勒的
模拟实验 。
1969 年澳州 Muchison 地方落下
一块陨石，从碎片成份分析中找到
氨基酸、嘧啶、脂酸。
从有机小分子到大分子聚合物
在原始海洋的岸边,岩石,沙土的
表层,有机小分子沉积,吸收能量,聚
集成大分子聚合物。
福克斯实验证实
（ 1）把氨基酸混合物倾倒在 160 oC
－ 200 oC 热沙土上，水分蒸发，氨基酸
浓集并化合生成 蛋白质样大分子 。
（ 2）这样得到的蛋白质分子具有
肽链结构；
蛋白质特有的显色反应；
可被蛋白酶水解,产生氨基酸；
微弱的酶活性。
后来的类似实验
?
HCN + NH3 类似肽的化合物
50 oC
单核苷酸 多核苷酸
5、从多分子体系到原始生命细胞
奥巴林用蛋白质（白明胶）和多
糖（阿拉伯胶）混合得到 团聚体 小滴
福克斯用类蛋白质加热浓缩得到 微球
体 。
可以设想，若是 团聚体 /微球体 具
备以下特征的综合。
? 脂双层膜围成的与周围环境隔开
的含水囊泡。
? 囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖
类大分子。
? 选择性的从环境吸纳, 食物,
? 利用“食物”的分解,复制 自身一部
分起核心作用的大分子。
? 囊泡因大分子增多而“生长”和繁
殖。
那么，原初生命细胞的雏形就诞生。
三、寻求生物进化的轨迹
（本节见参考书第 126-134页）
1、自养型细胞的出现改变了地球
的面目。
? 最早 地球环境的特点 —— 还原
性的。
? 最早 生物细胞的特点 —— 异养。
直到 有光合作用能力 的细胞出现。
用团聚体模拟光合作用的 实验
原初光合作用可能从铁卟啉进
入原始细胞开始。光合作用的出现
意味着一个飞跃：
异养 自养
自养生物的出现，
不但,使异养生物得以继续发展，
而且，改变了地球面目：
（ 1）大气中有氧，不再是 还原性
环境。
（ 2）大气上层有臭氧层。
臭氧层挡住短波紫外线的杀伤
破坏力，使生物得以繁衍发展。
2、有氧呼吸的产生是生命
进化的一大飞跃
有氧呼吸极大地提高了生物从
食物中获取能量的效率。
葡萄糖 无氧分解 有氧分解
2 个 ATP 36 个 ATP
在渡过漫长的近 30 亿年之后，氧
在大气中的积累，有氧呼吸生物的出
现，给生命世界带来第一次大繁荣，
这时距今大约 5 亿 年以前 。
出现了多细胞生物
出现了动物
出现了植物
3、在研究单细胞 —— 多细胞
的发展过程中，两种生物引起人们
的兴趣。
团藻 —— 代表多细胞简单聚集
并开始有分工
粘菌 —— 有分有合
4、研究物种变迁的两大工具
? 化石 —— 除琥珀和深冻猛犸外，
化石是研究古代生物的
主要依据。
? 根据 同位素衰变 计算地层年龄。
5、比较是研究生物进化的主要
方法
从生活在 1.5 亿年前的 始祖鸟 化
石，可以推测鸟从爬行类进化而来。
比较解剖学显示，人、猫、鲸和
蝙蝠的 前肢骨骼 具有同源性。
依据 细胞色
素 c 分子进
化 制作的 进
化树
生
物
五
界
分
类
系
统
？
来
里
哪 从
我
再
见