普通生物学/入门/生命史与起源

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生命特征

组织：在结构上由一个或多个细胞组成，细胞是生命的基本单位。
- 原核生物：无细胞核
- 真核生物：有膜结合的细胞核。
敏感性：对刺激作出反应。
能量处理
生长和发育
繁殖
- 遗传机制，使自己繁殖更多；基于 DNA。
调节，包括稳态。
演化。

生命起源：3 种假说

外星起源（宇宙胚种论）：来自宇宙其他地方的陨石、彗星携带
- 太空中存在氨基酸和其他有机物质的证据（但通常 D 型和 L 型都有）
- 火星岩石中存在有问题的细菌化石

-然而，这意味着可能存在其他生命起源，因为生命必须在其他地方产生后才能被带到这里，唯一的区别是生命并非起源于地球。

地球上的自发起源：原始的自复制大分子受到自然选择的影响（（宏观）演化就是一个例子）

-这经常被批评为生命由闪电引起的化学反应产生的可能性太小，以及任何产生的 DNA 都能以可以复制出可行生命模型的序列存在。它还受到宗教方面的攻击，因为它绕过了像至高存在直接创造人类这样的想法。有些人还认为，如果没有可信的“中间”阶段的证据，如此巨大的变化在演化中是不可能的。人类的许多阶段由于其基础有点不稳而受到质疑。例如，其他动物或物种的骨骼被误认为是类人骨骼，而完整的骨骼则是由少数骨骼拼凑起来的。

特殊创造：宗教解释（智能设计是其中一个流行的例子。）这些解释认为生命是由神（或可能是其他智能设计者）创造的。
- 智能设计支持者认为，生命的巨大复杂性只能是刻意设计的结果，而其他创造论者则引用圣经的支持。

-这经常受到与宗教受到攻击的许多相同原因的攻击，并且经常被认为是迷信和/或非科学的。

在讨论生命起源时，学校是否应该教授一种假说而不是另一种，存在争议。然而，由于它们在某种程度上都被认为是公认的假说，因此本维基教科书将同时包括它们，而不偏袒任何一方。

早期地球

据信地球大约是在 45 亿年前形成的。

大约在 38 亿年前，大量的碎石撞击停止了。
还原性大气：大量自由 H
- 还有 H₂O、NH₃、CH₄
- 很少，如果有的话，自由 O₂
- 由于存在大量 H 电子，形成含有 C 的有机化合物所需的能量很少
温暖的海洋，估计温度为 49-88 °C
缺乏 O₂ 以及由此导致的臭氧 (O₃) 意味着存在大量的紫外线能量

早期地球上的化学反应

紫外线和其他能量来源将促进化学反应和有机分子的形成
可检验的假说：米勒-尤里实验
- 模拟早期大气条件
- 发现氨基酸、糖等，这些是生命的基石
- 因其工作获得了诺贝尔奖
- 该实验表明，生物分子的前生物合成是可能的

问题

米勒后来承认，他的实验中的条件并不代表目前认为的早期地球条件
他还承认，科学无法解释氨基酸是如何自发地组织成复制分子和细胞的
在米勒-尤里实验之后，人们发现了生物发生过程中大量的问题和难题。目前，这是一个薄弱的假说。
结论：生命存在，我们不知道为什么。

细胞起源

细胞非常小，死后会迅速分解。因此，最早细胞的化石并不存在。科学家们不得不形成各种理论来解释地球上是如何产生细胞（以及生命）的。

气泡假说
- A. 奥巴林、J.B.S.霍尔丹，1930 年代
初级非生物发生：生命是地球化学过程的结果
原始生物：封闭在疏水气泡中的有机物质的孤立集合
- 许多变体：微球体、原始细胞、原始生物、胶束、脂质体、凝聚体
生命演化的其他表面
- 深海热液喷口
- 冰晶
- 粘土表面
- 潮汐池

RNA 世界？

DNA → RNA → 多肽（蛋白质）
催化 RNA：核酶
- 由 Tom Cech 和 Sid Altman 独立发现（诺贝尔奖）
- 催化特性：水解、聚合、肽键形成等。
自复制 RNA 分子可能导致了生命的出现
- 与 RNA 在细胞中的多种作用以及核糖核苷酸（ATP）的作用一致
- 与气泡状结构的关系尚不清楚

最早的细胞

微化石
- ~3.5 亿年前
- 类似细菌：原核生物
- 生化残留物
- 叠层石
古细菌（更准确地说应该是古菌）
- 嗜极生物：盐、酸、碱、热、产甲烷菌
- 可能并不代表最古老的生命
真细菌
- 蓝细菌：光合作用
大气中的 O₂；石灰岩沉积
真核生物的叶绿体

蓝细菌

生命演化中的主要步骤

大分子前生物合成
自复制
- RNA？（原始代谢）
DNA 作为遗传物质
第一个细胞
光合作用
有氧呼吸
多细胞性（不止一次）

参考文献

本文基于克利夫兰州立大学保罗·多德教授博士慷慨捐赠的笔记。