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生物是怎麼產生的

發布時間:2022-04-27 23:55:07

❶ 最早的生物是怎麼出來的

地球在最初沒有生命。據科學家推斷,生命是由大氣中的化學元素,從閃電之類
在原始大氣中,必須仰賴能量才能合成構成生命的蛋白質或氨基酸.宇宙射線、紫外線、雷、火山爆發及隕石沖入大氣都可能是能量的來源
的自然現象中獲得能量,偶然將元素結合起來,產生了最簡單的生物分子形式—氨基酸和核算。現在找到的最早化石時出現在南非的球狀和桿狀結構細菌的化石,現在已確定這是35億年前的化石。據科學家估計,生命起源的化學進化距今約40億年,大約在30多億年以前,開始出現原核生物,在10多億年以前,才出現了真核生物。

❷ 最早的生物是怎樣產生的

最古老的動物生命痕跡可追溯到距今10億年前,而最早的動物化石出現在6億年前,也就是震旦紀.最原始的低等動物生活在海底及附近區域,身體柔軟,只有在顯微鏡下才能看見.這些動物幾乎均未形成化石,只留下了一些痕跡,如洞穴、蹤跡等.憑這些遺跡,我們可以間接地了解它們;它們雖然形體微小,但是數量卻相當龐大,因為有了它們,才有了地球上第一種肉眼看得到的動物——埃迪卡拉動物群(ediacarans).意外的發現 埃迪卡拉動類群發現於南澳大利亞的埃迪卡拉山,因此而得名.1946年,—位澳大利亞地質學家在古沙岩板中注意到一些奇特的化石.有的化石像是珊瑚(COral)、水母(jcllyish)或蠕蟲(worm)的化石,而有的卻和今天的生物截然不同.起先,人們認為埃迪卡拉是寒武紀的動物,它們是始於5.4億年前的寒武紀自然界中涌現出來的一大批生物.但經仔細觀察,埃迪卡拉化石比寒武紀年代化石還要久遠,應屬於前一個紀——震旦紀.在這一發現之前,震旦紀似乎一直是個生物「黑洞」,在那裡未見到任何動物生命的痕跡.上個世紀40年代以來,埃迪卡拉動類群在格陵蘭、俄羅斯和納米比亞等地被現.隨著化石的不斷發現,生物學家正在悉心研究,以確定這些動物是怎樣生活的,以及震旦紀結束時它們的處境發生了怎樣的變化.埃迪卡拉動物世界 埃迪仁拉動物和今天的大多數動物不同,既沒有頭、尾、四肢,也沒有嘴巴和消化器官.它們無法覓捕食物,大概只能從周圍的水中攝取營養.有的可能和水藻共生存,分享水藻從陽光中收集的能量.許多固著在海底生活的埃迪卡拉動物看上去和植物非常相似,其他的則生活在淺灘處,只等營養順水送上門來.這些物種類似植物,其中有看上去像膠狀羽毛的查尼(charnia),還有更奇特的斯瓦塔須䰾(swartpuntia),身上帶著4個半圓形的梳狀結構.它們中的巨無霸是狄更遜水母(dickinsonia),其大小像門前的地墊,和所有其他的埃迪卡拉動物一樣,身體像紙一樣薄,但這是通過表皮攝取食物的此類動物所必不可少的.埃迪卡拉和其後的動物相比,過著平靜如水的生活.它們沒有進攻的武器,也沒有防衛的盔甲或是其他御敵方法.這都沒有必要,因為震旦紀的海洋很安全,那時還沒有出現掠食者.一場失敗的試驗?首次發現埃迪卡拉之後五十多年裡,人們一直為其在動物世界中的地位爭論不休.有的科學家提出,它們根本算不上動物,只是一種更接近今天的苔蘚(lichen)的有機體.有的則宣稱它們是完全獨立的生命王國震旦生物群(vendobionts)的成員,震旦生物群隨著寒武紀的開始而滅絕.支持後一種理論的人強調埃迪卡拉奇特的身體輪廓很像一塊間隔開的充滿液體的氣墊.他們認為震旦生物群是一場進化試驗,直到寒武紀,其中的一支成功地演化成更充滿活力,更具進攻性的動物.福禍兼有 由於缺乏充分的證據,這兩種理論都無法使古生物學家信服.盡管如此,許多研究者相信埃迪卡拉確實是一類動物,但在震旦紀的最後階段經歷了不同的命運.有的演化成了更為我們所熟悉的動物,寒武紀中分布非常廣泛;有的則走向滅亡,其獨具的特徵也隨之永遠從動物王國中消失了.

❸ 生物是如何產生的,智慧是如何產生的

首先我個人認為否定教科書中雷電和水等產生生命的說法,生命是一種相當復雜的結構,就人類科學發展到現在連最簡單的細胞都製造不出來更別提自然巧合創造生命,就像你在沙漠中撿到手錶一定不會相信這是一個巧合,經過上億年時間演化出來的,生命的產生仍是未解的,承認人類的無知並沒有什麼不妥,畢竟科學開始飛速發展不過幾百年,單把這種漏洞百出的理論寫進書中誤導一代又一代的人是極不負責的,像這種帶有偏見和無知色彩的東西教科書有很多,就是馬哲講不要用一元論和二元論的思想看世界,但卻只承認唯物的絕對正確性,大力批判其他思想,而作為一個沒有很強明辨的學生學習後很可能帶著偏見一輩子,片面批判五行論,而中醫恰恰就是基於五行論發展的,批判佛教唯心主義,讓大多數人一輩子都很抵觸佛學的智慧,關於生物智慧的問題,唯物主義講只有人類擁有意識,其他動物的一切行為皆是本能行為,明顯是閉門造車,關於動物的認識,人類還很膚淺,而馬ke鍶非生物學家就憑借想像得到這個結論顯然沒有說服力,我個人認為動物是有智慧的,只是相對於人智慧較低,養過貓狗的都能切身感受,關於達爾文的進化論,我個人認為之所以他的學說漏洞百出卻仍有市場,是因為當時西方的環境是宗教統治社會,強調神創造了人,而達爾文的理論打破的這一觀點,把人從宗教統治的牢籠解放出來,達爾文的進化論改成進化假說可能更合理一些,我個人覺得進化論只能是部分合理,進化只是相對進化,量變而非質變,原始人可能進化成現代人,但猿猴進化成人還有待考證,關於生命從有機物變成單細胞生物再變成各種生物只能是假說,得不到任何論證,單就DNA的雙螺旋結構就已經夠復雜的,我覺得人類認知是有邊界的,有些東西是不可知的,存有敬畏心並沒有錯誤,就想人創造智能機器人,如果不告訴他,他很難想明白自己是怎麼來的,生物或許再更高級的生命看來可能就像我們創造游戲里的世界一樣,像這種書中錯誤的觀點有很多,對於帶有偏見的思想一定要用懷疑的眼光去思考

❹ 地球上的生物是怎樣形成的!怎樣到地球上來的

關於生命的起源,主要有以下幾種說法: 特創論(或神造說) 這一假說認為,現在地球上的各種生物都是由神創造出來的,生命是上帝或神按照一定的目的,一次性地創造出來的。這一假說極為簡單地把生命的起源推到了一個不可知、也無法證明的上帝和神的身上,這是在有科學之前,由於人類的愚昧無知而提出的。這一假說把生命起源的問題,劃歸神學的范圍,因而是極不科學的。 自然發生說 又稱「自生論」或「無生源論」,認為生物可以隨時由非生物產生,或者由另一些截然不同的物體產生。如中國古代所謂「肉腐出蟲,魚枯生蠹」、亞里士多德說的「……有些魚由淤泥及砂礫發育而成」。中世紀有人認為樹葉落入水中變成魚,落在地上則變成鳥等。 自然發生說是19世紀前廣泛流行的理論,這種學說認為,生命是從無生命物質自然發生的。如,我國古代認為的「腐草化為螢」(即螢火蟲是從腐草堆中產生的),腐肉生蛆等。在西方,亞里士多德(公元前384~公元前322年)就是一個自然發生論者。有的人還通過「實驗」證明,將穀粒、破舊襯衫塞入瓶中,靜置於暗處,21天後就會產生老鼠,並且讓他驚訝的是,這種「自然」發生的老鼠竟和常見的老鼠完全相同。 18世紀時,義大利生物學家斯巴蘭讓尼(1729~1799年)發現,將肉湯置於燒瓶中加熱,沸騰後讓其冷卻,如果將燒瓶開口放置,肉湯中很快就繁殖生長出許多微生物;但如果在瓶口加上一個棉塞,再進行同樣的實驗,肉湯中就沒有微生物繁殖。斯巴蘭讓尼認為,肉湯中的小生物來自空氣,而不是自然發生的。斯巴蘭讓尼的實驗為科學家進一步否定「自然發生論」奠定了堅實的基礎。 1860年,法國微生物學家巴斯德設計了一個簡單但令人信服的實驗,徹底否定了自然發生說。 化學起源說 化學起源說是被廣大學者普遍接受的生命起源假說。這一假說認為,地球上的生命是在地球溫度逐步下降以後,在極其漫長的時間內,由非生命物質經過極其復雜的化學過程,一步一步地演變而成的。 化學起源說將生命的起源分為四個階段(米勒實驗)。 第一個階段,從無機小分子生成有機小分子的階段,即生命起源的化學進化過程是在原始的地球條件下進行的,這一過程教材中已有敘述,這里不再重復。需要著重指出的是米勒的模擬實驗。在這個實驗中,一個盛有水溶液的燒瓶代表原始的海洋,其上部球型空間里含有氫氣、氨氣、甲烷和水蒸汽等「還原性大氣」。米勒先給燒瓶加熱,使水蒸汽在管中循環,接著他通過兩個電極放電產生電火花,模擬原始天空的閃電,以激發密封裝置中的不同氣體發生化學反應,而球型空間下部連通的冷凝管讓反應後的產物和水蒸汽冷卻形成液體,又流回底部的燒瓶,即模擬降雨的過程。經過一周持續不斷的實驗和循環之後。米勒分析其化學成分時發現,其中含有包括5種氨基酸和不同有機酸在內的各種新的有機化合物,同時還形成了氰氫酸,而氰氫酸可以合成腺嘌呤,腺嘌呤是組成核苷酸的基本單位。米勒的實驗試圖向人們證實,生命起源的第一步,從無機小分子物質形成有機小分子物質,在原始地球的條件下是完全可能實現的。 第二個階段,從有機小分子物質生成生物大分子物質。這一過程是在原始海洋中發生的,即氨基酸、核苷酸等有機小分子物質,經過長期積累,相互作用,在適當條件下(如黏土的吸附作用),通過縮合作用或聚合作用形成了原始的蛋白質分子和核酸分子。 第三個階段,從生物大分子物質組成多分子體系。這一過程是怎樣形成的呢?前蘇聯學者奧巴林提出了團聚體假說,他通過實驗表明,將蛋白質、多肽、核酸和多糖等放在合適的溶液中,它們能自動地濃縮聚集為分散的球狀小滴,這些小滴就是團聚體。奧巴林等人認為,團聚體可以表現出合成、分解、生長、生殖等生命現象。例如,團聚體具有類似於膜那樣的邊界,其內部的化學特徵顯著地區別於外部的溶液環境。團聚體能從外部溶液中吸入某些分子作為反應物,還能在酶的催化作用下發生特定的生化反應,反應的產物也能從團聚體中釋放出去。另外,有的學者還提出了微球體和脂球體等其他的一些假說,以解釋有機高分子物質形成多分子體系的過程。圖7團聚體簡單代謝示意圖第四個階段,有機多分子體系演變為原始生命。這一階段是在原始的海洋中形成的,是生命起源過程中最復雜和最有決定意義的階段。目前,人們還不能在實驗室里驗證這一過程。 宇宙生命論(或泛生說) 這一假說提倡「一切生命來自生命」的觀點,認為地球上最初的生命來自宇宙間的其他星球,即「地上生命,天外飛來」。這一假說認為,宇宙太空中的「生命胚種」可以隨著隕石或其他途徑跌落在地球表面,即成為最初的生命起點。現代科學研究表明,在已發現的星球上,自然狀況下是沒有保存生命的條件的,因為沒有氧氣,溫度接近絕對零度,又充滿具有強大殺傷力的紫外線、X射線和宇宙射線等,因此任何「生命胚體」是不可能保存的。這個假說實際上把生命起源的問題推到了無邊無際的宇宙中去了,同時這個假說對於「宇宙中的生命又是怎樣起源」的問題,仍是無法解釋的。 宇生說 這一假說認為,地球上最早的生命或構成生命的有機物,來自於其他宇宙星球或星際塵埃。持這種假說的學者認為,某些微生物孢子可以附著在星際塵埃顆粒上而落入地球,從而使地球有了初始的生命。但我們知道,宇宙空間的物理條件,如紫外線等各種高能射線以及溫度等條件對生命都是致命的,而且,即使有這些生命,在它們隨著隕石穿越大氣層到達地球的過程中,也會因溫度太高而被殺死。因此,像微生物孢子這一水平的生命形態看來是不大可能從天外飛來的。但是,一些學者認為,一些構成生命的有機物完全有可能來自宇宙空間。1969年9月28日,科學家發現,墜落在澳大利亞麥啟遜鎮的一顆炭質隕石中就含有18種氨基酸,其中6種是構成生物的蛋白質分子所必須的。科學研究表明,一些有機分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子可以在星際塵埃的表面產生,這些有機分子可能由彗星或其隕石帶到地球上,並在地球上演變為原始的生命。

❺ 生物怎麼產生的

生命誕生於海洋,微生物開始到岸上,接著演變出脊椎動物
然後就有了恐龍,再接著有了人類啊
當代關於生命誕生的假說可歸結為兩大類:一是"化學進化說",一是"宇宙胚種說".
A、化學進化說
化學進化說主張,生命起源於原始
地球
條件下從無機到有機,由簡單到復雜的一系列化學進化過程.
核酸和蛋白質等生物分子是生命的物質基礎,生命的起源關鍵就在於這些生命物質的起源,即在沒有生命的原始地球上,由於自然的原因,非生命物質通過化學作用,產生出多種有機物和生物分子.因此,生命起源問題首先是原始有機物的起源與早期演化.化學進化的作用是造就一類化學材料,這些化學材料構成氨基酸,糖等通用的"結構單元",核酸和蛋白質等生命物質就來自這結"結構單元"的組合.
1922年,生物化學家奧巴林第一個提出了一種可以驗證的假說,認為原始地球上的某些無機物,在來自閃電,太陽國徽的能量的作用下,變成了第一批有機分子.時隔31年之後的1953年,美國化學家米勒首次實驗證了奧巴林的這一假說.他模似原始地球上的大氣成分,用氫,甲烷,氨和水蒸氣等,通過加熱和火花放電,合成了有機分子氨基酸.繼米勒之後,許多通過模擬原始地球條件的實驗,又合成出了其他組成生命體的重要的生物分子,如嘌呤,嘧定,核糖,脫氧核糖,核苷,核苷酸,脂肪酸,卟啉和脂質等.1965年和1981年,我國又在世界上首次人工合成胰島素和酵母丙氨酸轉移核糖核酸.蛋白質和核酸的形成是由無生命到有生命的轉折點,上述兩種生物分子的人工合成成功,開始了通過人工合成生命物質去研究生命起源的新時代.
一般說來,生命的化學進化過程包括四個階段:從無機小分子生成有機小分子;從有機小分子形成有機大分子;從有機大分子組成能自我維持穩定和發展的多分子體系;從多分子體系演變為原始生命.
B、宇宙胚種說
宇宙胚種說則認為,地球上最初的生命是來自地球以外的宇宙空間,只是後來才在地球讓發展了起來.
過去和現在,已經提出了許多屬於宇宙胚種說的假說,如在1993年7月的第十次生命起源國際會議上,有人提出,"造成化學反應並導致生命產生的有機物,毫無穎問是與地球碰撞的彗星帶來的";還有人推斷,是同地球碰撞在其中一顆彗星帶著一個"生命的胚胎",穿過宇宙,將其留在了剛剛誕生的地球之上,從而有了地球生命.幾年前一位空間物理學家和一位天體物理學家也把地球生命的起源解釋為:地球生命之源可能來自40億年前墜入海洋的一顆或數顆彗星,他們也認為是彗星提供了地球生命誕生需要的原材料(他們將之謂"類生命生物").
盡管有科學家對此類假說持強烈的反對意見(他們認為:"彗星是帶來了某些物質,但它們不是決定性的,生命所必需的物質在地球上已經存在
"),盡管諸如此類的觀點仍是一些尚需進一步證明的問題,但通過對隕石,彗星,星際塵雲以及其他行星上的有機分子的探索與研究,了解那些有機分子形成與發展的規律,並將其與地球上的有機分子進行比較,都將為地球上生命起源的研究提供更多的資料.

❻ 世界上第一個生物是怎麼誕生的呢

最早的生物是古細菌,誕生於極端原始環境。

古細菌(古核細胞),常生活於熱泉水、缺氧湖底、鹽水湖等極端環境中的細菌。具有一些獨特的生化性質,如膜脂由醚鍵而不是酯鍵連接,其營養方式亦不同於常規生物,如硫氧化等。古核細胞遺傳的信息量較小,是世界上最早的生物。

誕生:古菌是生存在極端環境中的。一些生存在極高的溫度(經常100℃以上)下,比如間歇泉或者海底黑煙囪中。還有的生存在很冷的環境或者高鹽、強酸或強鹼性的水中。

後來發現古細菌分布其實很廣泛,在溫和環境和冷環境中也有它們的蹤跡,如溫帶的土壤、食草動物的消化管和南極海岸水域。

(6)生物是怎麼產生的擴展閱讀:

從RNA進化樹上,古菌分為兩類,泉古菌(Crenarchaeota)和廣古菌(Euryarchaeota)。另外未確定的兩類分別由某些環境樣品和2002年由Karl Stetter發現的奇特的物種納古菌(Nanoarchaeum equitans)構成。

Woese認為細菌、古菌和真核生物各代表了一支具有簡單遺傳機制的遠祖生物的後代。這個假說反映在了「古菌」的名稱中(希臘語archae為「古代的」)。

隨後他正式稱這三支為三個域,各由幾個界組成。這種分類後來非常流行,但遠組生物這種思想本身並未被普遍接受。一些生物學家認為古菌和真核生物產生於特化的細菌。

古菌和真核生物的關系仍然是個重要問題。除掉上面所提到的相似性,很多其他遺傳樹也將二者並在一起。在一些樹中真核生物離廣古菌比離泉古菌更近,但生物膜化學的結論相反。

然而,在一些細菌,(如棲熱袍菌)中發現了和古菌類似的基因,使這些關系變得復雜起來。一些人認為真核生物起源於一個古菌和細菌的融合,二者分別成為細胞核和細胞質。這解釋了很多基因上的相似性,但在解釋細胞結構上存在困難。

❼ 地球上的生物是怎樣形成的

大約30億年前,大雨停止後,地球進入了另一個發展階段。地球的原始大氣中含有氨(NH3)、甲烷(CH4)、氰化氫(HCN)、硫化氫(H2S)、二氧化碳(CO2)、氫氣(H2)、水(H2O)等成分,但沒有游離的氧氣,大氣中的一些氣體和地殼表面的一些可溶性物質溶於水中,在宇宙射線、太陽紫外線、閃電、高溫等的作用下而自然合成了一系列的小分子有機化合物,例如氨基酸、核苷酸、單糖、脂肪酸等,匯集在原始海洋中,形成霍爾丹所謂的「原始湯」,從而為生命的誕生准備了必要的條件。其中具有四價鍵的碳,特別能同其他元素結合而形成多種物質。現在約有2000種以上的有機化合物中都含有碳(現在已知各種有機化合物約200萬種)。如果沒有碳的存在,也就沒有生命的誕生了。近幾十年來,科學家曾用射線輻射具有與海洋的原始撎酪簲成分相似的混合物,由此產生了少量的在生命的基礎物質中也具有的有機分子。當氨基酸、核苷酸、單糖、脂肪酸等有機小分子物質形成之後,在適當的條件下,它們可以進一步形成復雜的有機物質。例如蛋白質、核酸、多糖、類脂等大分子物質。其中蛋白質和核酸的形成對於生命現象具有非常重要的作用,對於它們的形成主要有兩種觀點:(1)陸相起源。他們認為聚合反應是發生在火山的局部高溫地區,聚合生成的生物大分子經雨水沖刷匯集到海洋,並在一定的條件作用下,繼續發展成為復雜的有機物質;(2)海相起源。認為在原始的海洋中的氨基酸和核苷酸等小分子有機物可以被吸附於粘土一類物質的活性表面,而在適當縮合劑(如羥胺類化合物)存在時,可以發生聚合反應。生物大分子並不能獨立表現生命現象,只有形成了眾多的、乃至成百萬的已蛋白質、核酸為基礎的多分子體系時,才能表現生命萌芽。而生物大分子在溶液中自動聚集,從而形成各種獨立的多分子體系,出現團聚體或微球體。由於多分子體系可以起到有機表面的催化作用,而反過來作用於各類單體的聚合,促使產生更高級的蛋白質和核酸,然後通過有序性逐漸提高的長期過程,其結構、機能便愈益復雜和完善,由此產生出原始生命。

❽ 生物是怎樣形成的

1. 對生命起源的早期猜想
從人類文明早期到十七世紀,自然發生學說一直占據著人們的主流思想——即認為生命物質是由無生命物質轉化的結果。就連極富盛名的大物理學家牛頓也認為,植物是由逐漸變弱了的慧星尾巴形成的。後來,Louis Pasteur通過巧妙的鵝頸瓶實驗證明了生物,即使是最簡單的細菌,都不能從無生命的物質中自發產生,生命只能來自生命。1870年,Thomas Henry Huxley提出了生源說:「生命始終來自先前已經存在的生命。」
然而,如果說生命來自於已存在的生命,那這個已存在的生命又從何而來呢?關於生命起源的問題——這個在自然發生論者看來不是問題的問題——生源說卻無法解決,所以生源說者經常會無賴地說:「生命是宇宙生來就固有的,你要問我生命從哪裡來的,你首先給我回答一個問題,宇宙怎麼起源的?物質怎麼來的?你給我回答了物質是怎麼來的,生命我就可以說是從哪兒來的。」因此,生源說其實是一個不可知論。
如果稍作比較,不難發現進化論與生源說其實面臨著同樣的難題——如果說高級生命是從低級的生命進化而來的,那麼是否存在最低級的生命形態?它又是如何產生的?達爾文巧妙地避開了對生命起源的討論才使得它不至於落入不可知論的泥淖,卻讓後世學者為他這不負責任的行為買單,經過幾代人的努力,最終形成了一套初步的不盡完整的理論——化學進化論。
2. 化學進化論
化學進化論是被廣大學者普遍接受的生命起源假說。這一假說認為,地球上的生命是在地球溫度逐步下降以後,在極其漫長的時間內,由非生命物質經過極其復雜的化學過程,一步一步地演變而成的。
原始大氣的主要成分有甲烷、氨、水蒸氣、氫等,此外還有硫化氫和氫氰酸。這些氣體在大自然不斷產生的宇宙射線、紫外線、閃電等的作用下,就可能自然合成氨基酸、核苷酸、單糖等一系列比較簡單的有機小分子物質。後來,地球的溫度進一步降低,這些有機小分子物質又隨著雨水,流經湖泊和河流,最後匯集在原始海洋中。
關於這方面的推測,已經得到了科學實驗的證實。1935年,美國學者S.L.Miller等人,設計了一套密閉裝置。他們將裝置內的空氣抽出,然後模擬原始地球上的大氣成分,通入甲烷、氨、氫、水蒸氣等氣體,並模擬原始地球條件下的閃電,連續進行火花放電,最後,在U型管內檢驗出有氨基酸生成。
米勒實驗證明了原始地球具備將無機物轉化為有機物的條件,隨後,原始地球條件下有機小分子如何進化到生物大分子便成為生命起源研究中新的實驗課題。1958年,美國人S.W.Fox模擬原始地球的條件,將一些氨基酸溶液混合後倒人160℃~200℃的熱沙或粘土中,使水分蒸發、氨基酸濃縮,經過0.5小時至3小時後就產生一種琥珀色的透明物質,它具有蛋白質的部分特性,因此被稱為類蛋白質。Fox等認為,在原始地球不斷有火山爆發的條件下,火山噴出氣體中的甲烷、氨氣和水蒸氣等可能在高溫條件下合成氨基酸,而氨基酸又可能通過熱聚合反應而縮合為多肽。此外,也有人用模擬實驗得到類似核酸的物質多聚核苷酸。實驗表明,在50℃~60℃時,只要有多聚膦酸酯的存在,單個的核苷酸就可以聚合為多聚核苷酸。這些實驗證明了有機小分子可以在原始地球上合成生物大分子如蛋白質,核酸等。飽含這種有機物的海洋環境成為了孕育生命的搖籃,被稱為「原始湯」。
然而,線索行至此卻突然模糊起來。關於有高分子物質如何成為了生命,我查閱了大量資料,絕大多數都是敷衍地說:「……生物大分子經過漫長的演化……終於形成了生命,然後進化……」的確,從無生命到有生命,這是地質史上一次質的飛躍,也是研究生命起源的一道難以跨越的鴻溝,目前,人類還不能在實驗室里重現這一過程,然而,現代生命科學的飛速發展也讓我們看到了零星的曙光,下面我將展示這些資料,以求盡量給讀者一個滿意的答案。
3. 「生命源於共同祖先」
區別非生物與生物主要有兩大特徵:1、新陳代謝,即能夠與環境進行物質和能量交換以維持其生長、運動和繁殖等生命活動過程。2、繁殖,即能夠進行無限次數的自我復制。只要滿足這兩個條件則可視之為生物。
《物種起源》中雖然沒有討論生命起源的問題,但達爾文還是忍不住說了一句:「生命起源於一個普遍具有高度保守性的遺傳信息片段,在相當廣的范圍內,通過不斷的復制和分化得以進化,地球上所有現存物種源於一個原始的共同祖先。」至於那個共同祖先是什麼東西,達爾文沒有說,也無法說明。
為了跨越無生命與有生命之間的那道鴻溝,我們就必須找到那個共同祖先——地球上最原始的生命體,它必須滿足上述兩個條件,而且比它低級的任何一種形態都不能全部滿足這兩個條件。對於這樣的生命體,可以確定,它早已滅絕,現存的化石記錄里也沒有,甚至我們很難在腦海里將其構造出來,不過,我們可以通過某些具體的信息向其逼近。
根據當代生物進化論研究者的觀點,地球上的所有生命都可以歸結到三個生物類群的某一類中。這三個類群分別是真核生物(Eukaryotes)、細菌(Eubacterial)和古菌(Archaea)。最近研究表明,細菌、古菌與真核生物很有可能源於同一個祖先,它是一種30億年或40億年前漂浮在「原始湯」周圍的「原胞」實體,這種實體被稱為「露卡(LUCA)」,也就是「第一個基本的共同祖先(Last universal common ancestor)」之意。然而,它沒有留下任何已知的化石,也沒有其他物理線索可揭示其身份。
但我們還是有蛛絲馬跡可尋的。首先,我們必須明白,作為一個祖先,「露卡」應該具備以下兩個特徵:1、年代最久遠。2、結構最簡單。其中「年代最久遠」是為了確保它的祖先地位,而「結構最簡單」是為了確保它能由生物大分子直接形成。這兩個特徵其實並不等價,在原始單細胞生物領域,並非越低級的生物結構越簡單,真核生物不一定比原核生物來得要晚(關於這一點我會在第4節說明)。而且在原始地球,退化的現象相當流行,突變即使令生物失去了某些結構,在生存競爭並不激烈的當時,它仍能生存繁衍。這一結論似乎給我們尋找同時滿足這兩個條件的「露卡」帶來困難。
雖難如此,科學家們還是通過基因組分析和實驗室模擬生成等巧妙的方法,初步描繪出「露卡」的肖像。
4. 基因組圖譜下的「露卡」肖像
基因是個好東西。通過構建基因組水平DNA、RNA 和蛋白質序列分析的技術平台,科學家們在生物分類、生物進化及生命起源等領域取得了傑出成就。
那麼,從基因分析中得到的「露卡」肖像又是怎樣的呢?
最早應用基因分析研究「露卡」的科學家是伊利諾斯大學分子生物學家Woese。20世紀60年代末,Woese發明了一種通過比較rRNA小節序列來測量物種間關系的方法。假設基因突變會隨著時間的推移自然增長,兩種物種的rRNA越是不同,它們分離的時間就越久。
Woese測定了200多種原核生物的16S rRNA 和真核生物的18S rRNA 的序列,發現在原核生物中實際上有第三種類型生物:古菌。盡管古菌與細菌在許多方面相似,但缺乏定義的肽脂糖,並且具有幾個真核細胞的特性。自此後,科學家採用一種新的分類系統,將生物分為三個域:古菌、細菌和真核生物。那麼,這三個域是以何種順序進化而來?換句話說,「露卡」更像細菌,古菌,還是真核生物?鑒於當時條件,Woese並未解答。如今,這個問題是否已得到解決?
20世紀80年代,科學家對rRNA所進行的進一步比較表明,細菌是最古老的域。這與我們的常識相一致,因為原核生物無論從那方面看都比真核生物簡單,甚至很多人認為細菌是通過融合、內共生、內吞作用、膜內陷等方式進化成真核生物的。並不是所有人都同意這一觀點,法國巴黎大學的帕特里克•福特勒教授就是其中一位主要反對者。福特勒教授指出,盡管真核生物更復雜,但它們也充斥著原始結構。例如,真核生物染色體包括成串線狀DNA,這需要一種稱為端粒的分子來保護其末梢在復制過程中不受損壞,而細菌染色體是環狀,所以不需要端粒來保護。
至於為什麼細菌在基因分析中表現得更古老,福特勒教授解釋說,基因分析方法本身存在一個重大缺陷:沒有將不同域的突變的不同速度考慮進去。與真核生物相比,細菌圓滑,在製造蛋白質方面效率更高,它們可以在幾秒鍾內就啟動蛋白質合成道路上的第一步,而同樣的生物進程真核生物需要半個小時,所以,在同一時段內細菌基因的變異會比真核生物大得多,因此單從基因分析得到結果來看,細菌等一些進化速度更快的直系後代看上去比實際要「老成」,造成細菌比真核生物古老的假象。
由於原始生命突變的速度難以確定且與突變本身有關,這一重大缺陷便使得基因分析的說服力大大下降。而最近發現的另一個重大缺陷又使堅持基因分析法的科學家們不得不轉變思維。
20世紀90年代,首批基因組排序計劃宣告完成,這使得研究人員能列出所有生命形式共同的基因。但令人吃驚的是,「生命樹」所有的基因數量結果卻相當少。例如,最新一項研究對100個物種進行了比較,結果只發現60個基因是普遍存在的。這種分析揭示的僅僅是哪些基因是原始的,而與這些基因「落戶」的物種沒有關系。由此科學家們意識到,基因可能在不同的物種間進行轉移。
基因平行轉移是比較基因組序列得到的一個令人震驚的結果。這說明原始細胞的所有組成成分很容易通過基因平行轉移的方式進行改變或取代,這或許是當時生命進化的主要動力,卻為基因分析帶來了更大的麻煩,基因的整合使生物的基因組變得雜亂無章,並且這種整合是隨機的,基因組的特徵便很難向我們表達它應該包含的信息。而我們要尋找的「露卡」位於這些原始生物的最低層,它的基因組早就被平行轉移摻和得面目全非,直接追溯「露卡」的基因組無疑困難重重。
然而,隨著細胞變得越來越復雜,這種平行轉移將逐漸減少,一旦到達某種臨界復雜程度,即細胞的各成分出現了高度的整合——稱為達爾文式閾值(Darwinian threshold)——基因的平行轉移將停止,基因組開始取決於遺傳,具有不同特徵的直系後代開始出現,這樣一來基因分析便頗具參考價值。於是,科學家們只好轉而研究達爾文閾值以上的生物的基因組,以此來推斷「露卡」的基因組成。
在尋找「露卡」的過程中,研究古細菌的基因組非常重要,因為古細菌的生長環境更接近原始地球的狀態。1996年,科學家們解析了從深海發現的古細菌物種詹氏甲烷球菌(Methanococcus jannaschii)的基因組全序列。這是第一個被分析的古細菌類生物的基因組,其主要的環狀染色體共有150萬對鹼基,含大約1700個基因。通過比較基因組研究,研究者推斷出「露卡」可能具備這樣一些特徵:蛋白質合成的裝置最為發達,但尚未完全;RNA合成的功能要比蛋白質合成差一些;而DNA合成的機制則基本沒有。此外,它具有較為發達的代謝途徑,包括氨基酸和核苷酸代謝,以及輔酶的合成等。
然而1700個基因對於「露卡」這位祖先來說似乎是太多了,「露卡」的結構必須盡量簡單以確保它能從無生命的形態直接演變而來。那麼,還有沒有更簡單的模型?
生殖道支原體(Mycoplasma genitalium)是一種寄生細菌,它的基因組是目前已測定的物種基因組中最小的一個,僅有468個基因。科學家將它的基因組與另外一種細菌流感嗜血桿菌(Haemophilus influenzae)的基因組序列進行了詳細的比較,發現有240個生殖道支原體基因與流感嗜血桿菌基因存在垂直同源性。經過進一步研究,科學家們得出結論「露卡」至少需要大約250個基因。
5. 「人工露卡」與多分子體系
「露卡」肖像的確定除了通過用計算手段比較基因組以外,另一個重要的途徑是採用實驗的手段。
其實上個世紀生物學界一直流行著一種尋找「最小基因組」的「游戲」,即找到那個包含最少基因卻又能剛好維持生命體生命活動的基因組序列。這一過程一般是在實驗室里完成,而所得到的那串基因組序列及其操控的生命體實際上反映了「露卡」的特徵,所以我們可以把這些生命體稱為「人工露卡」。
早在比較基因組方法出現之前,美國科學家M. Itaya就利用基因剔除方法,在細菌枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)基因組上隨機敲除了79個基因,通過分析這些基因剔除品系是否存活來探討最小基因組,從而得到了第一個「人工露卡」。另一位著名的科學家C. Venter也採用基因剔除的辦法,對上一節所說的生殖道支原體的基因逐個進行敲除,並檢查其存活情況,最終得出結論,生殖道支原體有可能只需要265到350個基因就可以生存。
這個結果與比較基因組方法得到結果驚人地相似。Venter得到的「人工露卡」也許能很好地描述「露卡」的特徵,通過對這一「人工露卡」形態與生活史的進一步研究,一張「露卡」的肖像隱約浮現在了我們眼前:
(1)含有250到350個基因,不含內含子
(2)一套基本上完整的DNA復制系統
(3)一套進行DNA重組和修復的系統
(4)一個幾乎完整的轉錄、翻譯系統
(5)一組具有4個RNA聚合酶亞單位的轉錄裝置
(6)一組參與蛋白質折疊的分子伴侶蛋白
(7)一組蛋白質轉運機器
(8)完整的無氧中間代謝途徑
(9)一條輔酶合成途徑
(10)一種將生命體與周圍環境隔開的結構
這一套機制確保了生命體能夠繁殖、表達、遺傳、變異、進化以及代謝,這是對生命的基本要求,也是「露卡」最可能的模樣。我們不妨吧這一機制稱為「露卡機制」。
這也許很令人沮喪,因為「露卡」看起來也很復雜,我們很難想像生物大分子是如何形成這一機制的。那麼,還有沒有更簡單的模型?
我們以上討論的都是從已知物種出發由復雜向簡單逼近「露卡」的追溯過程,那麼,可不可以從生物大分子出發由簡單向復雜逼近「露卡」呢?
1924年,前蘇聯生物學家A.I.Oparin在實驗的基礎上提出團聚體學說(Coacervate Theory),認為生物大分子蛋白質和核酸的溶液混合在一起時可以形成團聚體,這種多分子體系表現出一定的生命現象。奧巴林將明膠(蛋白質)溶液與阿拉伯膠(糖)溶液兩種透明的溶液混合在一起,混合之後溶液變為混濁,顯微鏡下可以看到均勻的溶液中出現了小滴,即團聚體。用蛋白質、核酸、多糖、磷脂及多肽等溶液也能形成這樣的團聚體。這種團聚體直徑1—500微米,外圍可形成膜一樣的結構與周圍的介質分隔開來,能穩定存在幾個小時至幾星期時間,並表現出簡單的代謝、生長、增殖等生命現象。
20世紀60年代,美國人S.W.Fox提出了微球體學說(Microsphere Theory),強調了蛋白質在生命起源中的重要作用。他將於燥的氨基酸粉末混合加熱後在水中形成了類蛋白微球體,並把它看成是原始細胞的模型。這種微球體直徑較均一,在1—2微米之間,相當
圖2 團聚體(右)與微球體(左)
Fig.2 Coacervate(right) and microsphere(left)
於細菌的大小。它表現出很多生命特徵:其表面具有雙層膜,能隨著介質的滲透壓變化而膨
脹或收縮;能吸收溶液中的類蛋白質而生長,並能像細菌那樣進行繁殖;在電子顯微鏡下還
可以觀察到它具有類似於細菌的超微結構。
這種團聚體或微球體統稱為「多分子體系」,那麼,多分子體系是否就是「露卡」呢?答案是否定的。多分子體系雖然能夠進行簡單的代謝、生長和增殖等生命活動,但是它與真正意義上的生命還是有本質的區別的,因為它沒有完整的「露卡機制」,它不能完成核酸的復制、轉錄與翻譯。也就是說,它雖然能簡單地分裂形成多個個體,但卻不能將其性狀遺傳下去,不能遺傳倒沒什麼,但是不能遺傳也就意味著不能進化,作為一種不能進化的「生物」,它完全沒有資格擁有「祖先」這個稱號。「露卡」與其本質的區別就在於它已經具備了這套機制,它能夠進化。
多分子體系雖然還不能成為「露卡」,但它的發現還是有其意義的,它揭示了生物大分子之間能夠相互作用形成具有生命活力的分子團,如果說「露卡」理論是從上往下逼近了達爾文所言的「共同祖先」,那麼「多分子體系」理論則是從下往上向其逼近。好,我們的鴻溝變窄了,現在只剩下一個問題:「露卡機制」是如何產生的?
對於這一問題,我只能說,「露卡機制」的產生是一個謎,現代科學在這方面的研究收效甚微,不但如此,我們的科學越是發展,我們對DNA復制、轉錄和翻譯的機制知道得越多,我們越是對它那高度的精確與智能百思不得其解。即使到目前,如果我們仍相信進化論,我們也只能說,它是多分子體系在「漫長的演化」中逐漸形成的。

❾ 地球上的生物是怎麼來的

地球上的第一個生物,許多人認為是病毒一類的非常簡單的生物,他只是有核酸和蛋白質外殼組正的物質。

值得慶幸的是,在原始地球上有各種形式的能量可供利用。首先,原始大氣沒有臭氧層,陽光中的紫外線可以毫無顧忌地進入大氣,這為地球帶來了能量。其次,原始大氣中會出現閃電,閃電是一種能量釋放現象。再次,原始地球上火山活動頻繁,火山噴發可以釋放大量熱量。

❿ 生物是怎樣形成的

原始大氣主要成分為:甲烷,氨氣等,在閃電和高溫下生成了氨基酸。後來地球冷卻下來,氨基酸就結合成了蛋白質,蛋白質和核酸相互作用,就有了病毒。如果蛋白質和水,油脂,無機鹽等相互作用,就有了具有基本生命功能的原始細胞。原始細胞逐漸演化成了後來的單細胞生物,又逐漸產生了一些高等生物。經過上億年的演化才有了人。現在的地球已沒有了原始的球的條件,不能再由基本物質產生生物,所以現在的生物都是由原有的生物繁殖的。不同的生物為了適應條件,會有不同的器官,有的甚至沒有器官。

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