进化生物学进化生物学 Evolutionary Biology9/1/20241回顾达尔文的进化理论主要包含两个学说：回顾达尔文的进化理论主要包含两个学说：第一，物种是可变的，生物是进化的。第一，物种是可变的，生物是进化的。所有的生所有的生物都来自同一祖先，生物的进化是一个树枝状的不断分物都来自同一祖先，生物的进化是一个树枝状的不断分化的过程。绝大多数化的过程。绝大多数生物学家都很快地接受了这个事实，生物学家都很快地接受了这个事实，进化论从此取代神创论，成为生物学研究的基石。进化论从此取代神创论，成为生物学研究的基石。第二，自然选择是生物进化的动力。第二，自然选择是生物进化的动力。提出了解释提出了解释生物是如何进化的一个机制，认为自然选择是生物进化生物是如何进化的一个机制，认为自然选择是生物进化的主要方式。许多生物学家对进化的机制、过程和细节的主要方式。许多生物学家对进化的机制、过程和细节到目前为止都存在激烈的辩论。到目前为止都存在激烈的辩论。9/1/20242生生物物都都有有共共同同起起源源9/1/20243 地球上所有生命都是由共同祖先进化而地球上所有生命都是由共同祖先进化而来来，都有共同起源，都有共同起源，这种观点不仅是宏伟壮这种观点不仅是宏伟壮丽的，而且有着强大的解释力量。它使得人丽的，而且有着强大的解释力量。它使得人们在们在系统分类学系统分类学、生物地理学生物地理学、比较解剖学比较解剖学、比较胚胎学比较胚胎学、古生物学古生物学等领域所发现的令人等领域所发现的令人迷惑的种种现象有了合理的解释。迷惑的种种现象有了合理的解释。9/1/20244生命生命及其在及其在地球上地球上的起源的起源9/1/20245地球是一个特殊的行地球是一个特殊的行星，其特殊性就在于星，其特殊性就在于它具有由各种生命所它具有由各种生命所组成的组成的生物圈生物圈。地球生物圈是经过漫长的进化过程逐步建立起地球生物圈是经过漫长的进化过程逐步建立起来的。在这个过程中，生物与环境相互作用：来的。在这个过程中，生物与环境相互作用：生物改变了环境，改变了的环境反过来又影响生物改变了环境，改变了的环境反过来又影响和控制生物进化和控制生物进化。9/1/20246一、一、美国美国“勇气勇气”号和号和“机遇机遇”号火星车对火星的探测表明，火星曾经温暖号火星车对火星的探测表明，火星曾经温暖 湿润，有可能在数十亿年前支持生命。湿润，有可能在数十亿年前支持生命。二、在印度尼西亚发现已知最小人种的化石。这一名为二、在印度尼西亚发现已知最小人种的化石。这一名为“弗洛勒斯人弗洛勒斯人”的的 小人种可能在距今小人种可能在距今.万年前和现代人的祖先共同在地球上生活。万年前和现代人的祖先共同在地球上生活。 它被认为是过去它被认为是过去50年间古人类学中最重要的一项发现。年间古人类学中最重要的一项发现。三、韩国科学家宣布克隆出人类早期胚胎，首次证明克隆技术对人类细三、韩国科学家宣布克隆出人类早期胚胎，首次证明克隆技术对人类细 胞也适用。胞也适用。五、基因组中的所谓五、基因组中的所谓“垃圾垃圾”作用要比原先认为的更重要，这些作用要比原先认为的更重要，这些 对于基因在正确的位置和时间对于基因在正确的位置和时间“开启开启”起到关键的帮助。起到关键的帮助。七、今年对两栖动物、蝴蝶、植物和鸟类进行的多项大规模研究发现，七、今年对两栖动物、蝴蝶、植物和鸟类进行的多项大规模研究发现， 植物和动物物种的多样性正在下降。植物和动物物种的多样性正在下降。十、研究人员今年找到新方法，可以用来识别过于微小、过于偏十、研究人员今年找到新方法，可以用来识别过于微小、过于偏 远因而远因而 肉眼难辨的生命形式。他们从海洋和地下深处取得水样，然后对水肉眼难辨的生命形式。他们从海洋和地下深处取得水样，然后对水 中的基因进行测序，通过这种办法发现了很多新的基因和基因组。中的基因进行测序，通过这种办法发现了很多新的基因和基因组。美国美国科学科学杂志公布了该刊评出的杂志公布了该刊评出的20042004年十大科技突破：年十大科技突破：Science editorScience editor9/1/20247 生命进化历史上的十件大事生命进化历史上的十件大事从生命起源到人类出现的漫长进化历史过程中，曾经有从生命起源到人类出现的漫长进化历史过程中，曾经有过多次重大创新，表现为进化的巨大突破，推动着生命历史过多次重大创新，表现为进化的巨大突破，推动着生命历史的不断跃进。生命进化历史上的十件大事：的不断跃进。生命进化历史上的十件大事：(1) 从无机到有机从无机到有机生命的起源生命的起源(2) 从非细胞到细胞从非细胞到细胞细胞的起源细胞的起源(3) 从异养到自养从异养到自养藻菌生态系统的形成藻菌生态系统的形成(4) 从厌氧到需氧从厌氧到需氧能量代谢的提高能量代谢的提高(5) 从原核到真核从原核到真核细胞机构的复杂化细胞机构的复杂化(6) 从无性到有性从无性到有性变异机制的发展变异机制的发展(7) 从两极到三极从两极到三极动物、植物、菌类动物、植物、菌类(8) 从单细胞到多细胞从单细胞到多细胞生物机体的复杂化生物机体的复杂化(9) 从水生到陆生从水生到陆生生物占领陆地生物占领陆地(包括从孢子到包括从孢子到 种子和从变温到恒温等种子和从变温到恒温等)(10) 从猿到人从猿到人劳动创造人类劳动创造人类9/1/20248分子水平亚细胞水平细胞水平种群水平群落水平个体水平生态系统生物圈原子元素生命的层次生命的层次9/1/20249 地地球球上上的的所所有有生生物物: :从从最最简简单单、最最低低级级的的类类病病毒毒到到最最复复杂杂、最最高高级级的的人人类类，尽尽管管它它们们的的形形态态结结构构各各不不相相同同，但但却却有有着着相相同同的的物物质质基基础础：所所有有生生物物大大分分子子的的构构筑筑都都是是以以非非生生命命界界的的材材料料和和规规律律为为基基础础，反反映了生命界和非生命界之间具有统一性。映了生命界和非生命界之间具有统一性。一、生命组成的同一性一、生命组成的同一性9/1/202410 在在自自然然界界的的100100多多种种元元素素中中，参参与与生生物物体体组组成成的的主主要要元元素素总总约约2525种种，它它们们都都普普遍遍存存在在于于无无机机自自然然界界，可见作为生命可见作为生命并不存在特有的并不存在特有的元素元素。生物体化学成分的同一性生物体化学成分的同一性9/1/2024111111种常（大）量元素种常（大）量元素以人体为以人体为例，各种例，各种元素含量元素含量如图所示如图所示9/1/202412水：水：70%70%无机盐：无机盐：1%1%糖：糖：3%3%脂类：脂类：2%2%蛋白质：蛋白质：15%15%核酸：核酸：7%7%生物体化学成分组成生物体化学成分组成9/1/2024139/1/202414二、生命在地球上的起源二、生命在地球上的起源 （地球生命的起源）（地球生命的起源）（一）人类对生命起源的几种认识（一）人类对生命起源的几种认识自生论自生论 (spontaneous generation)生生论（生生论（biogenesis）9/1/202415 “自生论自生论” 认为生物可以从非生命认为生物可以从非生命的物质直接而迅速地产生出来。这个观的物质直接而迅速地产生出来。这个观点在中世纪的欧洲占统治地位，它产生点在中世纪的欧洲占统治地位，它产生于古代人们的生活经验。于古代人们的生活经验。腐肉生蛆腐肉生蛆腐草化蝇腐草化蝇淤泥生蛙淤泥生蛙1.1.自生论自生论9/1/202416自生论自生论 在西方，亚里士多德就是一个自生论者，在西方，亚里士多德就是一个自生论者，他甚至还编制了一个能够从无生命的物质中他甚至还编制了一个能够从无生命的物质中自然发生的物种名录。例如，他认为腐烂尸自然发生的物种名录。例如，他认为腐烂尸体和排泄物能产生绦虫，粘液能产生蟹、鱼、体和排泄物能产生绦虫，粘液能产生蟹、鱼、蛙和蝾螈等。蛙和蝾螈等。 “鹅树学说鹅树学说”认为针叶树的树脂和海水的认为针叶树的树脂和海水的盐分结合可生出鹅和鸭，因而鹅、鸭肉曾一盐分结合可生出鹅和鸭，因而鹅、鸭肉曾一度被划为素食。度被划为素食。9/1/202417比利时人赫尔蒙特比利时人赫尔蒙特Helmont对光合作用的研究对光合作用的研究9/1/202418 虽然虽然 Helmont在光合作用的研究中有所贡献，但对于生在光合作用的研究中有所贡献，但对于生命起源问题却主张自然发生说。他还用命起源问题却主张自然发生说。他还用“实验实验”证明，证明，将将谷粒谷粒、破旧衬衫破旧衬衫塞入瓶中，静置于暗处，塞入瓶中，静置于暗处， 21天后就会天后就会产生老鼠，并且使他十分惊讶的是，这种产生老鼠，并且使他十分惊讶的是，这种“自然自然”发生发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。9/1/202419 1668年，意大利人年，意大利人 Redi 用实验方法证明腐肉用实验方法证明腐肉不能生出蛆虫，首次对不能生出蛆虫，首次对自生论自生论提出了挑战。提出了挑战。9/1/202420Redi的实验严谨而有说服力，此后人们才逐渐相的实验严谨而有说服力，此后人们才逐渐相信较大的动物如蝇、鼠、象等不能自然发生。但信较大的动物如蝇、鼠、象等不能自然发生。但是，由于当时列文虎克发现了到处都有小的生物，是，由于当时列文虎克发现了到处都有小的生物，如纤毛虫以及细菌等，人们觉得小的动物是可以如纤毛虫以及细菌等，人们觉得小的动物是可以自然发生的。拉马克也认为小的滴虫自然发生的。拉马克也认为小的滴虫(如鞭毛虫、如鞭毛虫、纤毛虫条纤毛虫条)等可以自然发生，其他生物则是从这些等可以自然发生，其他生物则是从这些自然发生的小生物进化发展而来的。自然发生的小生物进化发展而来的。 9/1/202421意大利生物学家意大利生物学家Spallanzani的实验证的实验证明小生物也不是自然明小生物也不是自然发生的。他将肉汤装发生的。他将肉汤装入不封口的瓶中煮沸，入不封口的瓶中煮沸，静置数日后，肉汤中静置数日后，肉汤中出现微生物；如将瓶出现微生物；如将瓶口封盖，然后煮沸、口封盖，然后煮沸、静置，肉汤中不出现静置，肉汤中不出现微生物。微生物。9/1/202422 1860年，苏格兰人年，苏格兰人Needham提出提出“生命生命力力”的概念，继续维护的概念，继续维护自生论自生论。他认为。他认为生物与非生物的关键区别是生物体内存生物与非生物的关键区别是生物体内存在一种特殊的活力在一种特殊的活力“生命力生命力”。加热处。加热处理破坏了肉汤里的理破坏了肉汤里的“生命力生命力”，密封条，密封条件又使空气里的件又使空气里的“生命力生命力”进不到肉汤进不到肉汤里，因此才不能使肉汤变成细菌。里，因此才不能使肉汤变成细菌。9/1/202423 1864年，法国微生物学家巴年，法国微生物学家巴斯德发表了一组实验，彻底斯德发表了一组实验，彻底否定了微生物的否定了微生物的自生论自生论。9/1/202424 1864年巴斯德在法国国年巴斯德在法国国家科学院报告了他的工作。家科学院报告了他的工作。原定和他辩论的有名的自原定和他辩论的有名的自然发生论者然发生论者Pouchet 撤销了撤销了辩论。辩论。“生命来自生命生命来自生命”，即，即生源论生源论(Biogenesis)取得了胜利。但是，他并取得了胜利。但是，他并没有解决没有解决地球上最初的生地球上最初的生命是如何起源的命是如何起源的这一根本这一根本问题。问题。生生 命命 从从 哪哪 里里 来来？9/1/202425（二）（二）有关最早生命起源的两种解释有关最早生命起源的两种解释1.宇生论：宇生论：这一学说认为地球上的生命来自宇这一学说认为地球上的生命来自宇宙间其他星球，某些微生物宙间其他星球，某些微生物孢子孢子可以附着在可以附着在星际尘埃颗粒上而落入地球，从而使地球有星际尘埃颗粒上而落入地球，从而使地球有了初始的生命。但是宇宙空间的物理条件了初始的生命。但是宇宙空间的物理条件(如如紫外光、温度等紫外光、温度等)对生命是致死的，生命怎能对生命是致死的，生命怎能穿过宇宙空间而进入地球呢？穿过宇宙空间而进入地球呢？9/1/202426 英国剑桥大学的讲师约翰英国剑桥大学的讲师约翰把一系列高速照片组合在一起，把一系列高速照片组合在一起，向人们阐述向人们阐述“宇生论宇生论” 的概的概念。这张照片显示出，鸡蛋在念。这张照片显示出，鸡蛋在击打水面时，蛋壳发生破碎，击打水面时，蛋壳发生破碎，从而将里面的物质释放了出来。从而将里面的物质释放了出来。 该理论认为该理论认为地球上的生命地球上的生命是由搭顺风车，乘撞击地球的是由搭顺风车，乘撞击地球的小行星或彗星的细菌或是生物小行星或彗星的细菌或是生物化学物带来的。化学物带来的。9/1/202427火星人到达地球火星人到达地球9/1/202428 美国宇航局的两名科学家在美国宇航局的两名科学家在2005年年2月月13日向日向太空官员透露，他们已经找到了证据，证明今天太空官员透露，他们已经找到了证据，证明今天的火星上可能仍然有生命，这些生命体躲在洞穴的火星上可能仍然有生命，这些生命体躲在洞穴里，靠洞穴里的水维持生命。里，靠洞穴里的水维持生命。 9/1/202429这张照片照片显示了一个受侵示了一个受侵蚀的岩的岩石台地地形。石台地地形。图片中央片中央 的巨大岩的巨大岩石看起来就像是一石看起来就像是一张人人脸，这是是由于光影由于光影给人人们造成了造成了 它具有眼它具有眼睛、鼻子和嘴的睛、鼻子和嘴的错觉 火星上的人火星上的人脸 2001年火星年火星环球勘察者球勘察者（NASA）拍拍摄的照片的照片 9/1/202430柴达木白公山蕴藏了铁管样片的神秘山洞柴达木白公山蕴藏了铁管样片的神秘山洞托素湖湖滩上随处可见的圆形铁管托素湖湖滩上随处可见的圆形铁管神秘管状物遍布湖神秘管状物遍布湖滩，柴达木托素湖滩，柴达木托素湖“外星人遗址外星人遗址”揭揭密密9/1/2024312. 2. 化学进化学说：化学进化学说：认为在原始地球特殊的的环认为在原始地球特殊的的环境条件下，由无机物可以转变为有机物，有机物可境条件下，由无机物可以转变为有机物，有机物可以发展为生物大分子和多分子体系直到最后出现原以发展为生物大分子和多分子体系直到最后出现原始的生命体。始的生命体。 前苏联学者前苏联学者Oparin首先提出了这种看法，后英首先提出了这种看法，后英国学者霍尔丹也发表了类似的观点。国学者霍尔丹也发表了类似的观点。他们都认为地他们都认为地球上的最初生命是由非生命物质经过长期演化而来球上的最初生命是由非生命物质经过长期演化而来的；这一过程被称为的；这一过程被称为化学进化化学进化，以别于生物体出现，以别于生物体出现以后的以后的生物进化。生物进化。9/1/202432 化学进化学说认为化学进化学说认为最早的生命最早的生命来自于非生命来自于非生命物质，这和自然发生论好像很相似，其实却有根物质，这和自然发生论好像很相似，其实却有根本不同。按照这个学说，本不同。按照这个学说，生命是在长时期宇宙进生命是在长时期宇宙进化中发生的，是宇宙进化的某一阶段无生命的物化中发生的，是宇宙进化的某一阶段无生命的物质所发生的一个进化过程质所发生的一个进化过程，而不是在，而不是在现在条件下现在条件下由非生命的物质短期突然产生由非生命的物质短期突然产生的。的。 9/1/202433 1936年年Oparin出版的出版的地球上生命的起源地球上生命的起源一书，是世界上第一部全面论述生命起源问一书，是世界上第一部全面论述生命起源问题的专著。题的专著。 Oparin认为原始地球上无游离氧的还原性大认为原始地球上无游离氧的还原性大气在短波紫外线等能源作用下能生成气在短波紫外线等能源作用下能生成简单有机简单有机物物(生物小分子生物小分子)，简单有机物可生成，简单有机物可生成复杂有机复杂有机物物(生物大分子生物大分子)并且在原始海洋中形成并且在原始海洋中形成多分子多分子体系体系，后者经过长期的演变和自然选择，终于，后者经过长期的演变和自然选择，终于出现了出现了原始生命原始生命。9/1/202434生生命命的的化化学学进进化化9/1/202435目前大多数人认为，目前大多数人认为， “化学进化学说化学进化学说”是地球生命起源最合理的解释。是地球生命起源最合理的解释。9/1/2024369/1/202437（三）（三）地球生命起源的条件地球生命起源的条件 200亿年前 没有物质和能量，没有时间, 没有空间。 150亿年前 宇宙大爆炸，产生能量、质量，开始时间、空间。1. 地球的诞生地球的诞生9/1/2024385050亿年前，亿年前，太阳系形成太阳系形成4646亿年前，地球形成。亿年前，地球形成。地球和其他几个行星一样，是地球和其他几个行星一样，是由太阳旋转甩出的的一团物质由太阳旋转甩出的的一团物质组成。组成。9/1/202439 初生大气消散：初生大气消散：早期的地球是炽热早期的地球是炽热的，地球上的一切元素都呈气体状态，重元素的，地球上的一切元素都呈气体状态，重元素在内，轻元素在外，成为初生大气，但很快被在内，轻元素在外，成为初生大气，但很快被来自太阳的热风吹去。来自太阳的热风吹去。 降温：降温：地球表面温度逐渐降低，形成地壳。地球表面温度逐渐降低，形成地壳。2. 2. 早期地球的环境早期地球的环境9/1/202441次生大气形成次生大气形成：地球表面温度已经降低，但内地球表面温度已经降低，但内部温度仍然很高。火山爆发频繁，溶浆使地表部温度仍然很高。火山爆发频繁，溶浆使地表高低不平；同时，从火山内部喷出的气体，形高低不平；同时，从火山内部喷出的气体，形成了次生大气。成了次生大气。 次生大气的主要成分有次生大气的主要成分有CHCH4 4、NHNH3 3、水蒸气水蒸气、H H2 2、HCNHCN，C0C02 2等，是等，是无游离氧无游离氧的的还原性大气还原性大气。9/1/202442次生大气（无自由氧，还原性）9/1/202443其主要根据是：其主要根据是：（1 1）、）、射电望远镜无线电波谱分析表明，现在离太射电望远镜无线电波谱分析表明，现在离太阳较远、变化较小的行星如木星、土星等的大气，阳较远、变化较小的行星如木星、土星等的大气，都是由都是由H H2 2、HeHe、CHCH4 4、NHNH3 3 等组成的还原性大气；等组成的还原性大气；（2 2）、）、远古沉积岩所含的铁是氧化程度较低的磁铁远古沉积岩所含的铁是氧化程度较低的磁铁矿矿( (FeFe3 3O O4 4) )，而以后生成的而以后生成的“红层红层”所含的铁则是氧所含的铁则是氧化程度较高的赤铁矿化程度较高的赤铁矿( (FeFe2 2O O3 3) )，这反映了原始大气这反映了原始大气从从还原性向氧化性的过渡还原性向氧化性的过渡。现在地球的氧化性大气是。现在地球的氧化性大气是蓝藻和植物出现后，通过长期光合作用逐步形成的。蓝藻和植物出现后，通过长期光合作用逐步形成的。9/1/202444原始海洋诞生：原始海洋诞生：温度继续冷至温度继续冷至100100C C以下，降以下，降水生成原始海洋（海水可以阻挡太阳紫外线）。水生成原始海洋（海水可以阻挡太阳紫外线）。9/1/2024453. 3. 早期地球可以利用的能源早期地球可以利用的能源能源 J/cm2太阳辐射 1.09x106紫外线 400nm300nm 1.42x104 300nm250nm 2.3x103 250nm200nm 17.51 200nm150nm 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 6.28x1039/1/202446雷电可能为生命化学进化提供能量9/1/2024471物质条件物质条件还原型的原始大气还原型的原始大气2 2能量条件能量条件原始地球上不断出现的宇宙原始地球上不断出现的宇宙射线、紫外线、闪电、热能等。射线、紫外线、闪电、热能等。3 3一定的环境场所条件一定的环境场所条件原始海洋等原始海洋等 地球生命起源的三个条件地球生命起源的三个条件9/1/202448化学进化化学进化生物进化生物进化细胞形成细胞形成（四）生命起源的过程四）生命起源的过程-化学进化学说化学进化学说9/1/202449 目前，这种关于生命起源是通过化目前，这种关于生命起源是通过化学进化过程的说法已经为广大学者所承学进化过程的说法已经为广大学者所承认，并认为这个化学进化过程可以分为认，并认为这个化学进化过程可以分为下列四个阶段。下列四个阶段。 1.1.从无机小分子生成有机小分子从无机小分子生成有机小分子 2.2.从有机小分子发展到生物大分子从有机小分子发展到生物大分子 3.3.由生物大分子组成多分子体系由生物大分子组成多分子体系 4.4.由多分子体系发展成原始生命由多分子体系发展成原始生命9/1/202450 太阳辐射太阳辐射 火山爆发火山爆发 雷鸣电闪雷鸣电闪 提供能量提供能量使无机小分子合成有机小分子（有机酸、氨基使无机小分子合成有机小分子（有机酸、氨基酸、单糖、脂类、嘌呤、嘧啶、核苷酸等）酸、单糖、脂类、嘌呤、嘧啶、核苷酸等）随着地表的冷却，水的积累，在原始海洋中和随着地表的冷却，水的积累，在原始海洋中和大气中，出现一批简单的无机小分子（大气中，出现一批简单的无机小分子（H H2 2O O水水蒸气蒸气，NHNH3 3，CHCH4 4，COCO2 2，HCNHCN等）。等）。 1.1.从无机小分子生成有机小分子从无机小分子生成有机小分子9/1/202451支持这一过程的证据：支持这一过程的证据：1953 年芝加哥大学研究生Miller的模拟实验。Miller (23岁)9/1/202452 用电击提供能量，从无机小分子可得到有机分子。米勒的实验装置9/1/202453米勒模拟实验得到的米勒模拟实验得到的有机物（共计有机物（共计2020种）种）组成现在天然蛋白质的组成现在天然蛋白质的2020种氨基酸，除精氨酸，种氨基酸，除精氨酸，赖氨酸和组氨酸外，其赖氨酸和组氨酸外，其余的都可用模拟实验的余的都可用模拟实验的方法产生。方法产生。 9/1/202454后来别人的实验，使用其他能源如后来别人的实验，使用其他能源如紫外线紫外线、高温、高温、 射线等，还得到：嘌呤、嘧啶、射线等，还得到：嘌呤、嘧啶、核苷酸、脂肪酸、单糖等。核苷酸、脂肪酸、单糖等。这些研究表明：这些研究表明：在生命的起源中，从无机物合成有机物的在生命的起源中，从无机物合成有机物的化学过程，是完全可能的。化学过程，是完全可能的。9/1/2024559/1/202456腺嘌呤腺嘌呤+ +核糖核糖+ +磷酸磷酸 ATPATP紫外线紫外线9/1/2024572、从有机小分子到生物大分子 在原始海洋中在原始海洋中, , 有机小分子（核苷酸、有机小分子（核苷酸、氨基酸等）经长期积累沉积氨基酸等）经长期积累沉积, , 吸收能量吸收能量, ,通过缩通过缩合作用或聚合作用，就形成了原始的合作用或聚合作用，就形成了原始的蛋白质蛋白质分子分子和和核酸核酸大分子聚合物。大分子聚合物。两个主要问题：两个主要问题：（1 1）先有核酸还是先有蛋白质？）先有核酸还是先有蛋白质？ （鸡与蛋的问题）（鸡与蛋的问题）（2 2）起源的条件和地点）起源的条件和地点9/1/202458蛋白质蛋白质 蛋白质（蛋白质（proteinprotein）一词来自希腊一词来自希腊文的文的proteiosproteios, ,意思是意思是“首要的首要的”，提，提示它在生物体中的重要性。示它在生物体中的重要性。 蛋白质是决定生物体结构和功能的蛋白质是决定生物体结构和功能的最重要成分并参与所有的生命活动过程，最重要成分并参与所有的生命活动过程，是生命现象的体现者。哪里有生命，哪是生命现象的体现者。哪里有生命，哪里就有蛋白质。里就有蛋白质。9/1/202459 蛋白质属于蛋白质属于生物大分生物大分子子，相对分子质量约为，相对分子质量约为六千至六百万或更大。六千至六百万或更大。氨基酸氨基酸是组成蛋白质的是组成蛋白质的基本单位，天然存在于基本单位，天然存在于蛋白质中的氨基酸共有蛋白质中的氨基酸共有2020种（种（L L型）。型）。蛋白质组成蛋白质组成9/1/202460两个氨基酸脱水缩合成两个氨基酸脱水缩合成二肽二肽，多个，多个氨基酸以肽键顺序相连形成氨基酸以肽键顺序相连形成多肽多肽9/1/202461核酸核酸 核核酸酸是是生生物物体体中中最最重重要要的的一一类类生生物物大大分分子子。它它的的主主要要功功能能是是贮贮藏藏和和传递传递遗传信息。遗传信息。核酸包括两种：核酸包括两种：脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNADNA）核糖核酸核糖核酸( (RNARNA) )9/1/202462核酸的组成核酸的组成核酸是一种核酸是一种生生物大分子物大分子，相，相对分子质量大对分子质量大约是几十万至约是几十万至几百万。核酸几百万。核酸的基本组成单的基本组成单位是位是核苷酸核苷酸。9/1/202463核核苷苷酸酸通通过过磷磷酸酸二二脂脂键键连连成成核核酸酸9/1/202464（1 1）先有核酸还是先有蛋白质？（）先有核酸还是先有蛋白质？（3 3种观点）种观点）谁起模板作用，谁起催化作用？酶酶酶酶酶酶9/1/2024651 1）先有代谢，后有复制，蛋白质首先起源）先有代谢，后有复制，蛋白质首先起源证据：证据：有些原核细胞和真核细胞中蛋白质的合成有些原核细胞和真核细胞中蛋白质的合成 不需要核酸编码，而是能够自我复不需要核酸编码，而是能够自我复制。制。q19961996年年David leeDavid lee在在NatureNature杂志上首次报道了杂志上首次报道了能自我复制的肽。能自我复制的肽。q1997年美国加利福尼亚大学年美国加利福尼亚大学PrusinerPrusiner博士由于博士由于发现一种新的蛋白质致病因子发现一种新的蛋白质致病因子( (普列昂普列昂Prior )Prior )被授予（被授予（有争议的有争议的）诺贝尔奖。）诺贝尔奖。9/1/202466 19971997年度诺贝尔奖生理及医学奖授年度诺贝尔奖生理及医学奖授予予 美国美国 PrusinerPrusiner 博士博士 “for his discovery of Prions a new biological principle of infection9/1/202467 (1) (1) 诺贝尔生理学及医学奖历来颁发给在学诺贝尔生理学及医学奖历来颁发给在学术界已获普遍承认和推崇的突破性的研究成果。术界已获普遍承认和推崇的突破性的研究成果。 但是，普列昂的研究，直到颁奖时仍存在但是，普列昂的研究，直到颁奖时仍存在着较大的争议。着较大的争议。 (2) (2) 诺贝尔生理学及医学奖，通常由二至数诺贝尔生理学及医学奖，通常由二至数名科学家共享。一人独揽的例子甚少，为名科学家共享。一人独揽的例子甚少，为 1987 1987 年来仅有，近年来仅有，近 4040年中只发生年中只发生 6 6 次。次。他是不寻常的诺贝尔奖获得者9/1/202468PrPc 和 PrPSc 的立体结构比较左：左：PrPc有有 4 个个-螺旋螺旋 （40） -折叠折叠（0.3%）右：右： PrPSc有有 2 个个-螺旋螺旋 (21)有有 4 个个-折叠折叠 (54)-疯牛病疯牛病9/1/202469 普列昂概念的提出，引起轩然大波。 许多人问：没有核酸，这个病原物如何增殖？如何复制本身的遗传信息。 许多人怀疑：可能还是存在核酸，只是未能检测出来。9/1/202470具有讽刺意味的是： 最早提出实验证据，证明核酸是遗传信息载体的是 Avery （ 1942年）有关肺炎双球菌转化因子的实验。 可是，在当时，Avery 的报告未能引起多大重视。有人怀疑转化因子中起作用的是蛋白质，只是 Avery 未能检测出来。9/1/202471关键在于普利昂是否含有核酸？对于别人的质疑，普鲁西纳回答说： 在寻找核酸上，我所花的功夫比其他任何人都多。9/1/202473（2 2）先有复制，后有代谢，核酸首先起源）先有复制，后有代谢，核酸首先起源证据：证据：核酸控制蛋白质的合成。有些核酸本身具有酶核酸控制蛋白质的合成。有些核酸本身具有酶的催化功能，不需要蛋白质催化。的催化功能，不需要蛋白质催化。q 19831983年美国耶鲁大学的年美国耶鲁大学的AltmanAltman等发现大肠杆菌核等发现大肠杆菌核糖核酸酶上的糖核酸酶上的RNARNA具有酶的催化功能。具有酶的催化功能。q 19861986年科罗拉多大学的切赫年科罗拉多大学的切赫 CechCech等确认四膜虫等确认四膜虫rRNArRNA的内含子不仅能催化自身，而且能催化其他分子，的内含子不仅能催化自身，而且能催化其他分子，是地地道道的酶，特称为是地地道道的酶，特称为核酶核酶（ribozymesribozymes）。）。 Altman Altman 和和 CechCech 为此获得为此获得19891989年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。近年来科学家发现一些近年来科学家发现一些DNA DNA 也具有酶的活性也具有酶的活性9/1/202474RNA核酶突破性进展核酶突破性进展 来自美国科罗拉多州大学分子、来自美国科罗拉多州大学分子、细胞和发育生物学系，以及亚利细胞和发育生物学系，以及亚利桑那州立大学生物化学系的研究桑那州立大学生物化学系的研究人员通人员通 过比较过比较真核与细菌核糖核真核与细菌核糖核酸酶酸酶P RNA（RNase P)的不同，的不同，获得了一获得了一RNase P三级结构，为三级结构，为研究研究RNase P带来了突破性进展，带来了突破性进展，这一研究成果公布在新鲜出炉的这一研究成果公布在新鲜出炉的Molecular Cell（11月月3日）日）杂志封面上。杂志封面上。 Molecular Cell, Vol 24, 445-456, 03 November 2006 Structure and Function of Eukaryotic Ribonuclease P RNA9/1/202475打打核酶核酶牌称治百病牌称治百病揭开揭开金能量金能量谜团谜团 为保健品为保健品“金能量金能量”做宣传做宣传的的“报纸报纸” 用大面积的篇幅用大面积的篇幅讲解了讲解了“核酶核酶”对于人体健对于人体健康，特别是延缓衰老、健康康，特别是延缓衰老、健康长寿方面的功效，而且还提长寿方面的功效，而且还提到该保健品是到该保健品是“华能集团与华能集团与清华大学强强联手，联合研清华大学强强联手，联合研制成功的国内惟一核酶制品。制成功的国内惟一核酶制品。”9/1/202476两位获奖者都不到两位获奖者都不到50岁，他们从科学发现到获岁，他们从科学发现到获奖只有奖只有8年，这在诺贝尔奖历史上十分罕见。年，这在诺贝尔奖历史上十分罕见。 2006年年10月月2日，瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将日，瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将2006年年诺贝尔生物学奖授予两名美国科学家诺贝尔生物学奖授予两名美国科学家安德鲁安德鲁法尔和克雷格法尔和克雷格梅洛，以表彰他们发现了梅洛，以表彰他们发现了RNA干扰现象干扰现象。 9/1/202477 克雷格克雷格梅洛梅洛对科学的兴趣源于恐龙。梅洛的父亲是一对科学的兴趣源于恐龙。梅洛的父亲是一名古生物学家，梅洛童年时经常跟着父亲在美国西部寻找化名古生物学家，梅洛童年时经常跟着父亲在美国西部寻找化石。从那时起，他就迷上了远古时代、地球历史和人类生命石。从那时起，他就迷上了远古时代、地球历史和人类生命的起源等问题。高中时代，梅洛的兴趣逐渐转移到了基因工的起源等问题。高中时代，梅洛的兴趣逐渐转移到了基因工程方面。当时科学家克隆了人类胰岛素基因，并将其程方面。当时科学家克隆了人类胰岛素基因，并将其DNA插插入到细菌中，这样就可以人工合成无限多的胰岛素。梅洛回入到细菌中，这样就可以人工合成无限多的胰岛素。梅洛回忆说：忆说：“科学研究能够真正地对人类健康产生影响，这激起科学研究能够真正地对人类健康产生影响，这激起了我的兴趣了我的兴趣。” 与梅洛一起获奖的与梅洛一起获奖的法尔法尔本科主修数学。与梅洛类似，他本科主修数学。与梅洛类似，他逐渐对涉及生命奥秘的遗传学产生兴趣，并将其作为自己终逐渐对涉及生命奥秘的遗传学产生兴趣，并将其作为自己终身的学术追求。身的学术追求。9/1/202478美国科学家美国科学家罗杰罗杰科恩伯格因在科恩伯格因在“真核真核mRNA转录的分子基转录的分子基础础”研究领域所作出的贡献而独自获得研究领域所作出的贡献而独自获得2006年诺贝尔化学年诺贝尔化学奖奖。9/1/202479（3 3）蛋白质和核酸共同起源）蛋白质和核酸共同起源 19961996年年8 8月月4 4日，在第日，在第1111界国际生命起源大会上，我界国际生命起源大会上，我国科学家赵玉芬、曹培生提出生命起源新理论：国科学家赵玉芬、曹培生提出生命起源新理论：“磷酰磷酰化氨基酸化氨基酸-蛋白质和核酸的共同起源蛋白质和核酸的共同起源” ” ，在国内外生，在国内外生命起源界引起了强烈反响。被认为命起源界引起了强烈反响。被认为 “ “在生命起源研究在生命起源研究科学界独辟蹊径科学界独辟蹊径”。赵玉芬赵玉芬 (院士院士, 教授教授)1971年毕业于台湾新竹清华大学, 1975年在美国纽约州立大学化学系获得博士学位,后在纽约大学化学系从事博士后研究;1979年回国, 在中国科学院化学研究所工作现为清华大学化学系教授，任清华大学生命科学与工程研究院副院长和清华大学生命有机磷化学教育部重点实验室主任.9/1/202480（3 3）蛋白质和核酸共同起源蛋白质和核酸共同起源主要观点：主要观点：磷是生命化学过程的调控中心磷是生命化学过程的调控中心，磷，磷和氨基酸结合形成和氨基酸结合形成磷酰化氨基酸，它是蛋白质磷酰化氨基酸，它是蛋白质和核酸的共同起源和核酸的共同起源。作为最小的、具有生物活。作为最小的、具有生物活性的分子，磷酰化氨基酸的化学性质十分活泼，性的分子，磷酰化氨基酸的化学性质十分活泼，它既可以自身组装成蛋白，同时可以与核苷合它既可以自身组装成蛋白，同时可以与核苷合成核酸。成核酸。9/1/202481磷酰化氨基酸磷酰化氨基酸-蛋白质和核酸的共同起源蛋白质和核酸的共同起源9/1/202482 第十四届生命起源国际大会（第十四届生命起源国际大会（The 14th International Conference on the Origin of Life）于）于6月月19日日6月月24日在北京日在北京清华大学隆重举行。清华大学隆重举行。生命起源国际大会每三年举行一次，是生命起源研究领域生命起源国际大会每三年举行一次，是生命起源研究领域最高级别会议，受到全世界化学、生物、天文、地质、物理、最高级别会议，受到全世界化学、生物、天文、地质、物理、考古及航天等各广阔领域专家的关注与参与。考古及航天等各广阔领域专家的关注与参与。今年这次大会是该会首次在中国举行。大会名誉主席为诺今年这次大会是该会首次在中国举行。大会名誉主席为诺贝尔奖获得者杨振宁院士，大会主席为清华大学赵玉芬院士，贝尔奖获得者杨振宁院士，大会主席为清华大学赵玉芬院士，大会总顾问为生物物理所贝时璋院士。这次大会注册到会中外大会总顾问为生物物理所贝时璋院士。这次大会注册到会中外学者学者320人（来自人（来自34个国家），其中诺贝尔奖得主个国家），其中诺贝尔奖得主2人，各国院人，各国院士士18人。人。9/1/202483本届大会共分11个主题。分别是：原始环境；前生物合成；不对称起源； RNA世界；细胞生命的出现；最小生命形式搜寻；生命的历史记录；极端条件下的生命现象；太阳系内的太空生物学；历史与教育；11.生命起源研究展望。9/1/2024843. 3. 由生物大分子组成多分子体系由生物大分子组成多分子体系 生物大分子出现以后，它们必须充分地凝集生物大分子出现以后，它们必须充分地凝集在一起，形成体系，使彼此间能有效地相互作用，在一起，形成体系，使彼此间能有效地相互作用，然后原始生命才能产生。多数学者认为是在原始然后原始生命才能产生。多数学者认为是在原始海洋的局部地区发生了浓缩，如蒸发作用等，使海洋的局部地区发生了浓缩，如蒸发作用等，使生物大分子形成胶质小球，漂浮在原始海洋中。生物大分子形成胶质小球，漂浮在原始海洋中。关于多分子体系的形成，主要有以下两种模型：关于多分子体系的形成，主要有以下两种模型：（1 1）团聚体模型）团聚体模型（2 2）微球体模型）微球体模型 9/1/202491 将多肽、核酸和多糖等混合后放在合适的溶液中，将多肽、核酸和多糖等混合后放在合适的溶液中，它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴，它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴，OparinOparin将将这这种球状小滴称为种球状小滴称为“团聚体团聚体”。后来发现蛋白质与糖类、。后来发现蛋白质与糖类、蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸相混，均可能形成团聚蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸相混，均可能形成团聚体。体。 “ “团聚体团聚体”是一种多分子体系，它具有一定的生命是一种多分子体系，它具有一定的生命现象。奥巴林认为，原始海洋中有机大分子浓缩成为团现象。奥巴林认为，原始海洋中有机大分子浓缩成为团聚体，是非生命物质向生命物质过渡的一种重要形式。聚体，是非生命物质向生命物质过渡的一种重要形式。（1 1）团聚体模型（）团聚体模型（coacervatecoacervate theory theory）9/1/2024929/1/202493 直径直径 1 1 m m 500 500 m m； 存在几小时至几周，结构不太稳定；存在几小时至几周，结构不太稳定； 外周增厚呈膜状结构，与周围水溶液外周增厚呈膜状结构，与周围水溶液 有明显界限；有明显界限； 具原始代谢特征（具原始代谢特征（吸收、合成、分解吸收、合成、分解）；）； 可以增长和繁殖。可以增长和繁殖。团聚体小滴性质：团聚体小滴性质：9/1/2024949/1/202495（2 2）微球体模型（）微球体模型（microspheremicrosphere theory theory） 美国生物化学家美国生物化学家 Fox Fox 发现，将浓缩干燥的多种氨发现，将浓缩干燥的多种氨基酸混在一起，在水溶液中可以形成许多均一的类蛋基酸混在一起，在水溶液中可以形成许多均一的类蛋白质球状小体，称之为白质球状小体，称之为“微球体微球体”。 类蛋白质微球体类蛋白质微球体是以是以2020种天然氨基酸为原料、模种天然氨基酸为原料、模拟原始地球的干热条件产生出来的，是一种比较理想拟原始地球的干热条件产生出来的，是一种比较理想的多分子体系模型。的多分子体系模型。FoxFox坚信这些类蛋白微球体是现代坚信这些类蛋白微球体是现代生物细胞的前体。但微球体模型在组成上没有核酸成生物细胞的前体。但微球体模型在组成上没有核酸成分，所以，核酸和蛋白质如何组成仍不清楚。分，所以，核酸和蛋白质如何组成仍不清楚。9/1/202496类蛋白质微球体性质类蛋白质微球体性质q 0.5 0.5 m m3 3 m m（相当于细菌大小）相当于细菌大小）q 可吸纳周围环境的脂类，并形成双层膜状结构；可吸纳周围环境的脂类，并形成双层膜状结构；q 膜表现选择透性，反映渗透压变化；膜表现选择透性，反映渗透压变化；q 吸纳周围环境中蛋白质分子吸纳周围环境中蛋白质分子q 可分裂和出芽繁殖。可分裂和出芽繁殖。9/1/202497类类蛋蛋白白质质微微球球体体双双层层膜膜9/1/202498类类蛋蛋白白质质微微球球体体的的出出芽芽9/1/202499类类蛋蛋白白质质微微球球体体的的分分裂裂和和繁繁殖殖9/1/20241004.4.由多分子体系发展成原始生命由多分子体系发展成原始生命 作为多分子体系的作为多分子体系的“团聚体团聚体或或“类蛋白质微类蛋白质微球体球体”，都显示出生命的一些基本特征，如生长、，都显示出生命的一些基本特征，如生长、代谢和对外部环境的响应等，可以认为就是原始生代谢和对外部环境的响应等，可以认为就是原始生命体，它们再经过漫长时间的进化，逐渐完善了表命体，它们再经过漫长时间的进化，逐渐完善了表面膜，发展了遗传密码转录转译的完整装置，最终面膜，发展了遗传密码转录转译的完整装置，最终形成了原始细胞。形成了原始细胞。 由多分子体系发展成原始细胞应解决由多分子体系发展成原始细胞应解决3 3个问题：个问题：9/1/2024101 （1 1） 原始膜的形成。原始膜的形成。生命作为一个独立的体系存生命作为一个独立的体系存在，首先需要有一定的界面膜与周围的环境分开。在，首先需要有一定的界面膜与周围的环境分开。“团团聚体聚体或或“类蛋白质微球体类蛋白质微球体”已经具备了独立于环境的已经具备了独立于环境的自己的膜。随着浓缩机制本身的发展，这种膜的结构和自己的膜。随着浓缩机制本身的发展，这种膜的结构和功能逐渐完善和复杂化。功能逐渐完善和复杂化。9/1/2024102（2 2） 开放系统的建立开放系统的建立 生命现象的本质特征之一是不断地与环境进行生命现象的本质特征之一是不断地与环境进行物质和能量的交换，作为原始生命体必然是一个物质和能量的交换，作为原始生命体必然是一个开放的系统。开放的系统。 OparinOparin等等利用组蛋白和多核苷酸形成的团聚利用组蛋白和多核苷酸形成的团聚体进行了相关的研究，证明了原始生命体与周围体进行了相关的研究，证明了原始生命体与周围环境已经可以进行物质核能量的转换了。环境已经可以进行物质核能量的转换了。9/1/2024103吸收吸收排出排出这样的团聚体可作为一个开放系统而长期保存这样的团聚体可作为一个开放系统而长期保存9/1/2024104 （3 3） 遗传系统的起源遗传系统的起源现代生物复杂的遗传体系不可能在原始生命体中突然出现代生物复杂的遗传体系不可能在原始生命体中突然出现，在现，在DNADNA、RNARNA、蛋白质三者中，蛋白质三者中，RNARNA位于遗传表达系统位于遗传表达系统的中心位置的中心位置 RNA 世界世界。9/1/2024105遗传系统的起源遗传系统的起源RNA世界（世界（RNA world）“RNA世界世界”的可能性的可能性在人工模拟的原始地球条件下，核糖核苷酸要比在人工模拟的原始地球条件下，核糖核苷酸要比脱氧核糖核苷酸相对容易形成一些。脱氧核糖核苷酸相对容易形成一些。单链单链RNA可以折叠成多种多样的结构，这为可以折叠成多种多样的结构，这为RNA可以具有多种功能提供了结构上的基础。可以具有多种功能提供了结构上的基础。 RNA能贮存遗传信息能贮存遗传信息9/1/2024106u 实验显示，在试管中核苷实验显示，在试管中核苷酸单体可以自发连接组成短酸单体可以自发连接组成短的的RNARNA链链。这条。这条RNARNA链又可以链又可以作为模板，按照碱基互补配作为模板，按照碱基互补配对原则指导对原则指导5 51010个单核苷个单核苷酸聚合成链。酸聚合成链。u 由此科学家推测由此科学家推测RNARNA最有最有可能是原始生命中最早储存可能是原始生命中最早储存遗传信息并指导蛋白质合成，遗传信息并指导蛋白质合成，同时还能自我复制的遗传物同时还能自我复制的遗传物质。质。9/1/2024107 DNA双链比双链比RNA单链稳定；单链稳定； DNA链链中中胸胸腺腺嘧嘧啶啶代代替替了了RNA链链中中的尿嘧啶，使之易于修复。的尿嘧啶，使之易于修复。 RNARNA把大部分催化功能移交给蛋白质把大部分催化功能移交给蛋白质蛋白质化学结构的多样性与构象的多变性；蛋白质化学结构的多样性与构象的多变性；与与RNA相相比比，蛋蛋白白质质能能更更为为有有效效地地催催化化多多种种生生化化反反应应，并并提提供供更更为为复复杂杂的的细细胞胞结结构构成成分分，逐渐演化成今天的细胞。逐渐演化成今天的细胞。 RNARNA把携带遗传信息的功能移交给把携带遗传信息的功能移交给DNADNA9/1/2024108RNARNARNARNADNADNARNARNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质DNARNADNARNA蛋白质蛋白质遗传遗传体系的可能进化过程体系的可能进化过程9/1/20241095.5.代谢系统的进化代谢系统的进化最初出现的最初出现的原始生命体原始生命体代谢极为简单，它们只能直接消耗代谢极为简单，它们只能直接消耗外界的某些营养物质并获得能量外界的某些营养物质并获得能量（异养异养）。随着。随着原始生命原始生命体体的增多，环境中能被直接利用的有机物逐渐减少。为了的增多，环境中能被直接利用的有机物逐渐减少。为了适应这种变化，适应这种变化，原始生命体开始原始生命体开始向向两个方向两个方向进化。进化。（1 1）生化代谢过程的复杂化。）生化代谢过程的复杂化。对环境中的有机物由直对环境中的有机物由直接利用逐渐转化为间接利用，扩大了物质和能量接利用逐渐转化为间接利用，扩大了物质和能量来源，生化代谢过程随之逐渐复杂化。来源，生化代谢过程随之逐渐复杂化。（2 2）自养营养的出现。）自养营养的出现。原始生命体自身合成有机物，原始生命体自身合成有机物，摆脱了对环境中有机物的依赖。摆脱了对环境中有机物的依赖。9/1/2024110（1 1）原始生命体生化代谢过程的复杂化（自然选择）原始生命体生化代谢过程的复杂化（自然选择）9/1/2024111（2 2）自养营养的出现）自养营养的出现 对于外界环境中物质的逐渐用尽的一个更彻底的适对于外界环境中物质的逐渐用尽的一个更彻底的适应是自养营养的出现。一方面，有些原始生命体向着应是自养营养的出现。一方面，有些原始生命体向着化化能自养能自养的方向发展。的方向发展。另一方面，自然选择的压力另一方面，自然选择的压力促进了某促进了某些含有卟啉些含有卟啉（prophyrinprophyrin, ,一种能吸收一种能吸收太阳光的有色物质）太阳光的有色物质）类化合物的原始类化合物的原始生命体开始吸收太阳光能，进行光化生命体开始吸收太阳光能，进行光化学反应，将无机物变成有机物。这一学反应，将无机物变成有机物。这一过程的复杂化便是光合作用的进化。过程的复杂化便是光合作用的进化。9/1/2024112（1 1）有氧呼吸的产生。）有氧呼吸的产生。原始地球没有氧气，原始原始地球没有氧气，原始生命体不可能进行有养呼吸，而可能进行类似糖酵生命体不可能进行有养呼吸，而可能进行类似糖酵解的某些反应（解的某些反应（现生许多厌养原核生物只进行糖酵现生许多厌养原核生物只进行糖酵解支持这一推测解支持这一推测）。光合作用产生了氧气，无氧呼）。光合作用产生了氧气，无氧呼吸逐渐进化为更高效率的有氧呼吸。吸逐渐进化为更高效率的有氧呼吸。（2 2）臭氧保护层的形成。）臭氧保护层的形成。臭氧层挡住了太阳紫外臭氧层挡住了太阳紫外线的杀伤破坏作用，使原始生命体得以进一步繁衍线的杀伤破坏作用，使原始生命体得以进一步繁衍发展。发展。 9/1/2024113 有氧呼吸的产生是生命进化的一大飞跃。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有氧呼吸极大地提高了生物从食物中获取能量的效率。的效率。葡萄糖 无氧分解 有氧分解 2 个 ATP 36 个 ATP9/1/2024114过过程程总总结结9/1/2024115小结小结 对于地球上生命的由来，虽然还有争论，但多对于地球上生命的由来，虽然还有争论，但多数学者相信，数学者相信，地球上的生命是在地球上产生的，即地球上的生命是在地球上产生的，即在地球演化的早期，在极为特殊的环境条件下，通在地球演化的早期，在极为特殊的环境条件下，通过极其复杂的化学进化过程，产生出最原始的生命过极其复杂的化学进化过程，产生出最原始的生命。 这些原始生命又经历了极其漫长的进化历程，这些原始生命又经历了极其漫长的进化历程，历尽无数危机和难关，延续至今，形成了今日地球历尽无数危机和难关，延续至今，形成了今日地球上的繁荣强大的生物圈，并将地球表面改变得和它上的繁荣强大的生物圈，并将地球表面改变得和它的早期状态截然不同了。的早期状态截然不同了。9/1/2024116生命起源研究中的思考问题生命起源研究中的思考问题（1 1）现在地球上是否还会有无机物现在地球上是否还会有无机物发展出生命来？发展出生命来？（2 2）生命起源过程中自然选择如何生命起源过程中自然选择如何起作用？起作用？9/1/2024117