生命

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秋祭:葵花

秋祭:葵花

左左302 @ 植物世界 | 2012/10/11 | 50次阅读
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  • 蘑菇:枯木逢春
    蘑菇:破土而出
    榆叶梅:争艳
    鸟坚强:断腿太阳鸟,像蜂鸟一样悬停
    大丽花:红妆尽腿
    大丽花:挣扎
    旋花:生命画卷
    旋花:欲放还羞
    凋零的生命:冰冷的铁蒺藜

    凋零的生命:冰冷的铁蒺藜

    鸟网 @ 野外观鸟 | 2009/11/5 | 364次阅读
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    生命

    摘要

    生命是由生命体,意识和身体和合而成的统一体。生命体是生命存在的本源,意识是生命活动的依据,身体是生命的表现, 它是一个气物存在人的大脑中。

    生命 基本涵义

        

    自然界物质运动的一种高级形式,化学进化达到一定阶段出现的系统。这种系统是能不断自我更新的、主要由核酸与蛋白质组成的多分子系统,它具有自我调节、自我复制和对体内外环境作选择性反应的功能。

    现代生物学表明,地球上的生命,从简单的细菌到复杂的人类,它们的基本代谢途径相同,遗传密码一致,遗传信息的传递方式近似。其中起主要作用的是两类大分子:一类是核酸,另一类是蛋白质(包括各种酶)。连目前已知的最简单的生命也都是由这两类分子组成的多分子系统。但这样的多分子系统只是生命的必要条件,而不是充分条件。

    例如,“团聚体”与“微球体”就是人工建立的多分子系统,但它们还不是生命。只有生命系统中的核酸与蛋白质处于特定的相互作用条件下,形成编码与催化的关系,即脱氧核糖核酸(DNA)借助于系统自身的蛋白质(酶)的作用,进行自我复制;同时蛋白质为核酸信息所编码,才呈现出生命的最基本的功能。生命系统在物质与能量交换过程中也只有借助这些基本功能,才能保持自身的稳定,延续自己的种族。
      

    生命 基本功能

        

    生命的基本功能是:

    ①自我调节。它是生命的一个本质属性。任何生命在其存在的每一瞬间,都在不断地调节自己内部的各种机能的状况,调整自身与外界环境的关系。高等生物的自我调节是多层次的,其中包括分子的、细胞的、整体的调节。即使是原核生物也有自我调节,而且它也是通过多种途径实现的。例如,细菌有能力合成许多自身所需要的分子,可是某一分子是否合成,合成的速度如何,则随自身内部状态与环境的不同而不同。细菌内部所需要的分子,既不过多地产生,也不感到缺乏,而是靠自身的调节机制完成的。某一分子合成途径中的第一个酶的结构基因兼有调节的功能,即第一个酶既有酶的功能,又起着阻遏蛋白的作用。在遗传学和生物化学中,这种功能被称为自我调节系统。这种调节系统最初是在沙门氏杆菌组氨酸生物合成中发现的,随后在噬菌体、霉菌、哺乳动物中也同样发现其存在。实际上,反馈抑制和诱导系统与阻遏系统的调节也可视为生物自我调节的方式。因为在反馈抑制中,生物合成途径中的第一个酶通过与代谢的终产物相结合而发生可逆性失活,使许多化合物的合成速率得到调节。在诱导系统和阻遏系统中,甚至酶本身的产生都受到调节。其间的差别在于:在诱导系统中,只有当底物存在时,才产生出为该底物所需要的酶,其方式是底物与阻遏物相结合并使阻遏物失活,从而打开结构基因,以诱导基因活性;在阻遏系统中,终产物抑制着酶的产生,其方式则是阻遏物与终产物相结合而被活化,然后与操纵基因相结合,从而关闭结构基因,以阻遏酶的产生。生物的许多调节系统都比较复杂,它们往往同时具有正向与反向的调节作用。机体的调节机制是自我完成的过程,而调节程序或指令是遗传下来的、本身固有的,因而这类自我调节系统为生命所独有。

    ②自我复制。它是生命系统不同于化学系统的特征。狭义地说,自我复制是指DNA分子的解旋、两链分开,各自合成互补链,从而形成两个新的然而又相同的分子。广义地说,包括细胞分裂、繁殖在内。就根据而言,分裂、繁殖也是在分子复制基础上进行的;就结果来说,所形成的是两个相同的个体。由于生物繁殖有周期性,同时也由于疾病、杂交等原因会造成某些生物失去繁殖力,所以繁殖难以作为生命的基本属性。但自我复制则不同,只要不是处于解体状态下的生命,总存在自我复制。因此,它是贯串生命过程始终的属性。在离体实验中,细胞的裂解产物在一定条件下仍然维持 DNA的合成,某些单链 DNA在人为的条件下也可以转变为双链形式。然而,非生命系统自身却不能实现 DNA复制,尽管在人工条件下给予各种必要的核苷酸和解旋酶、聚合酶、连接酶等,DNA也能复制,但其造成的过程是短暂的。自我复制这种功能是生命系统固有的特点。

    ③选择性反应。对体内外环境的选择性反应是生命系统的又一重要特征。反应是非生命物质与生命物质都具有的属性。不同的是,发生于非生命物质中的物理的、化学的反应,都不是自我完成的过程。只有生物有机体才独立地发生反应,而且这种独立的反应是有选择性的,它受着有机体自身的控制,并随体内外环境条件的不同而不同。细胞与外界进行物质交换,固然也存在扩散与渗透作用,但是细胞膜吸收什么,排除什么,却有高度的选择性。一个明显的实例是,在细胞膜的主动运输中,物质逆浓度梯度而运转。又如,大肠杆菌既可利用葡萄糖,也可利用乳糖作为碳源。当环境中既有葡萄糖又有乳糖时,大肠杆菌的代谢反应首先利用的是葡萄糖而不是乳糖,这时只有组成酶系在起作用,而诱导酶系则是无关的。生物的选择性反应也是几个系统协调活动的结果。简单原核生物的反应是如此,高等生物的选择性反应更是如此。因为,高等生物体内存在各种不同的酶系,这些酶不仅以其高效率的催化为无机催化剂所不可比拟,而且具有严格的选择性。同时,生物体内酶的活性受到多方面因素的调节和控制,酶与酶之间、酶和别的蛋白质之间存在的相互作用,都会影响酶的活性,而且一个酶的产物对另一个酶的活性也有正的或负的影响。在外部行为上,生物的选择性反应表现得更为明显。例如,饱食状态下的动物对食物不发生反应;新奇的动因最初能引起动物的注意,但久而久之,其反应就变得很弱,等等。事实上任何生物对环境的反应都是有所反应,有所不反应,或者同一动因有时以这种反应形式,有时又以另一反应形式出现。

    自我调节、自我复制和独立的选择性反应是生命区别于非生命的特征。生命系统的这些特征,就其基础而言,无疑是物理化学过程,服从物理化学规律。可是,这些物理化学变化的结果,却转化为生命的东西,成为生命所特有的属性。虽然这三个基本属性的某一个,或某个属性的某些侧面,在无机界也可能存在,但只有在生命中这三个属性才有可能联系并相互结合在一个系统中。
      

    生命 本质

        

    对于生命的本质问题,几千年来哲学家、科学家们进行了长期的探索,但直到今天它仍然是一个争论的问题,人们对它并没有得到统一的认识。19世纪70年代,恩格斯曾经依据当时自然科学取得的成果,给生命下过一个经典的定义。 他说:“生命是蛋白体的存在方式,这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新”(《马克思恩格斯全集》第20卷,第88页)。20世纪40年代以来,许多自然科学家力图依据现代自然科学提供的新材料,探讨生命的本质,并提出了各种各样的生命定义,诸如“生命是分子结构”,“生命是动力学上稳定的实体”,“生命是开放的阶序系统”,“生命是能自我复制、突变与进化的系统”,等等。给生命下定义是一个困难的任务,甚至有人认为生命是无法定义的。关于生命的本质,人类还在继续认识和研究中。 

    生命 起源

        

    生命当地球形成之初,由于各种物理的和化学的反应非常强烈,致使地球处在一种极其炽热的状态下,那里不可能有生命。后来随着地球的慢慢冷却和它的独特的天文位置及其结构生命便悄悄地演化了出来。自古以来人们就一直关注着生命的起源,出现了各种假说。今天除像像遗传器的问题未解决外,大致过程轮廓已逐渐地清晰了起来。

    旋光性的起源 生命生物蛋白质中的氨基酸均为L-型,核酸中的核糖、脱氧核糖以及其他天然糖类均为D-型。生物如摄入旋光性相反的糖类或氨基酸,必须经过酶的作用使旋光性改正过来方能利用。学者们认为,这种旋光特性是区分生物与非生物的一个重要标准。有的学者认为旋光性在生命起源中完全是偶然形成的;另一些学者则认为,旋光性可能与宇称不守恒有关,并由此推测,L-型氨基酸与D-型糖类的存在,可能是由物质的不对称本性决定的。

    生命 哲学定义

        


    生命的哲学定义:生命是生物的组成部分,是生物具有的生存发展性质和能力,是生物的生长、繁殖、代谢、应激、进化、运动、行为表现出来的生存发展意识,是人类通过认识实践活动从生物中发现、界定、彰显、抽取出来的具体事物和抽象事物。
      
    生命的本质
      
    生命是条件产物,从出生到成长,到衰老,死亡, 整个过程的完成都时时伴随着各种条件,有些条件具备延续生命则为福,有些条件具备结束生命则为祸。生命于自然,社会中就处于自我选择,自然选择,社会选择。
      
    生物是具有生命、生存意识、生存性能的自然物体。生命和生物既相互对立又相互统一,生命、生存发展性能、生存发展意识是生物具有的本质、属性、规定和规律,是生物的组成部分和组成元素。
      
    生物是非生物长期运动变化产生的结果。自然事物普遍具有相互作用相互影响的性质和能力,当一个非生物经过长期复杂的相互作用、相互影响的过程,逐步形成了自主的生存发展性质和能力,形成了自主的生存发展意识的时候,一个具有生命的生物就产生了。
      
    生命、自主生存性能、自主生存意识是特殊形式的自然规律和自然意识。意识是自然事物具有的存在、运动、变化的性能、趋势和规律。生物是自然规律、自然意识和物组成的统一体,是包含存在、运动、变化性能、趋势、规律,包含生存意识的自然事物。
      
    生物的生长、发育、繁殖、代谢、应激、运动、行为是生命、生存发展性能、生存意识的表现形式。我们通过观察一个自然物体的存在和表现形式,就可以判断出这个物体是否具有生命,是否具有自主的生存发展性质和能力,是否具有自主的生存发展意识,是生物还是非生物。
      
    生命是具体事物和抽象事物组成的对立统一体。
      
    生命是生物的组成部分和组成元素,是人通过认识实践活动从一般生物和个别生物中发现、界定和抽取出来的,包含两个对立组成部分的抽象事物。
      
    生命首先是人通过认识实践活动从各种生物中的发现、界定、彰显、抽取出来的共性规定。生命其次是人通过认识实践活动从个别生物中的发现、界定、彰显、抽取出来的个性规定。
      
    经验告诉我们,虽然不同的生物个体都具有共同的自主生存性质和生存意识,但是不同生物个体所具有的自主生存能力是不同的,不同生物所具有的生命活力、不同生物个体所具有的生命都具有特殊性。
      
    世界上既不存在两个完全相同或完全不同的事物、两片完全相同或完全不同的雪花,也不存在两个完全相同或完全不同的生命。
      
    生命是生物共同具有的生存发展性质和分别具有的生存发展能力综合组成的事物,是普遍性规定和特殊性规定组成的对立统一体。
      
    生命既是依存在生物中作为生物组成部分或元素存在的抽象事物,也是有自身多种规定组成的独立整体,是有别于生物及其它事物、相对独立存在的具体事物。
      
    时间、空间、价值是一切事物具有的一般规定和内容,也是生命具有的一般规定和内容。任何事物都是处在一定时空之中的事物,都具有相互作用相互影响的性能,都是对人类的生存发展具有价值的事物。任何生命都是处在一定时空之中的生命,都是对人类生存发展具有一定价值、一定意义的生命。
      
    个人生命的价值和意义是有差别的,一个人只要努力奋斗、顽强拼搏就能充分发挥和展现自己生命的价值和意义。
      
    生命是一个事物,是一个对立统一体或矛盾体。生命是生物的组成部分和组成元素,是世界大家庭里的一个成员,是具体事物和抽象事物、特殊性规定和普遍性规定、时间和空间、正价值和负价值组成的对立统一体或矛盾体。
      
    人们对生命的认识经历了漫长的历史过程,从不同学科给生命下了各种各样的定义,但是这些定义都是有缺陷、有错误的定义。
      
    恩格斯关于生命的定义:生命是蛋白体的存在形式,这个存在形式的基本因素在于和它周围外部自然界不断地新陈代谢,而且这种新陈代谢一旦停止,生命就随之停止,结果便是蛋白质的分解。
      
    恩格斯的生命定义不符合生命是生物的生存性能或生存意识的客观实际,把生命错误地表述为蛋白体的存在方式,表述为蛋白体(生物体)的新陈代谢运动,没有认识到生命同生物的新陈代谢、生长、繁殖、应激、行为的差别,没有认识到新陈代谢同生物的生长、发育、繁殖、应激、行为都不是生物的生存性能、生存意识,而仅仅是生命、生存意识、生存性能的具体存在和表现形式。
      
    现代生物学给生命下的定义:生命是生物体所表现出来的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及对刺激产生反应等复合现象。
      
    现代生物学的这个生命定义把生命表述为生物的复合现象,表述为生物的生长、代谢、变异、应激等行为,抹杀了生命和生物现象、生物行为的差别,混淆了生命和生物现象、生物行为的概念,同恩格斯的生命定义具有相同的缺陷和错误,不符合生命的客观实际,违背了认识的逻辑规律。
      
    分子生物学给生命下的定义:生命是有核酸和蛋白质等物质组成的分子体系,它具有不断繁殖后代以及对外界产生反应的能力。
      
    分子生物学的这个生命定义把生命表述为分子体系,表述为具有繁殖、应激反应能力的分子体系。这个定义根本不是生命的定义,而是关于生物的定义、关于分子体系的定义,把生命和生物完全混为一体,真是好难得的糊涂。

    生命 各种起源观

        

    特创论生命 认为生命是由超物质力量如神或上帝等所创造,或者是一种超越物质的先验所决定的。这是在人类认识自然能力很低的情况下产生出来的观念,后来又被社会化了的意识形态有间或无意地利用,致使崇尚精神绝对至上的人坚信特创论。
    无生源论 上古时期人们对自然的认识能力较低,但已能进行抽象的思维活动,根据现象作出了生命是自然而然地发生的结论,代表思想有中国古代的“肉腐生蛆,鱼枯生蠧”和亚里士多德的“有些鱼由淤泥及砂砾发育而成”等。

    生源论 随着人们认识的深入,认识到蛆是由苍蝇产卵而来,巴斯德之后,人们认为生命由亲代和孢子产生,即生命不可能自然而然地产生。但是生源论没有回答最初的生命是怎样形成的。

    宇宙胚种论 世纪随着天文学的大发展人们提出地球生命来源于别的星球或宇宙的“胚种”,这种认识风行于19世纪,现在仍有极少数人坚持这种观点,根据是地球上所有生物有统一的遗传密码及稀有元素钼在酶系中有特殊重要作用等事实。

    生命化学进化论 主张从物质的运动变化规律来研究生命的起源。认为在原始地球的条件下,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始的生命体。1924年苏联学者A.N.奥帕林首先提出了这种看法;1929年英国学者J.B.S.霍尔丹也发表过类似的观点。他们都认为地球上的生命是由非生命物质经过长期演化而来的;这一过程被称为化学进化,以别于生物体出现以后的生物进化。1936年出版的奥帕林的《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题的专著。他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简单有机物(生物小分子),简单有机物可生成复杂有机物(生物大分子)并在原始海洋中形成多分子体系的团聚体,后者经过长期的演变和“自然选择”,终于出现了原始生命即原生体。化学进化论的实验证据越来越多己为绝大多数科学家所接受。

    生命 生命研究

        

    生命研究方法
    ①在实验室内模拟原始地球条件,探讨由无机构转化为生命物质的可能过程。

    ②在远古地层中寻找化学化石(Chemical fossils)和微体化石(microfossils)。测定它们的地质年龄,以研究生命起源的时间和演变过程。

    ③利用射电望远镜研究星际分子 (interstellar molecules)和运用航天技术探索其他星球是否存在生命及其演变,借以研究地球上生命起源的可能途径。④对现存生物的某些结构,先拆开、再组装,以研究生物大分子“由死变活”的机理。⑤应用现代方法人工合成蛋白质和核酸等信息分子,从中探寻生命起源的规律等。

    生命 化学进化

        

    化学进化1
    孕育生命的原始地球 初生地球的地壳薄弱,地球内的温度很高,火山活动频繁,从火山喷出的许多气体构成了原始大气。一股认为原始大气包括CH4、NH3、H2、HCN,H2S、C0、C02和水蒸汽等,是无游离氧的还原性大气。其主要根据是:①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,都是由H2、He、CH4、NH3等组成的还原性大气;②远古沉积岩所含的铁是氧化程度较低的磁铁矿(Fe3O4),而以后生成的“红层”所含的铁则是氧化程度较高的赤铁矿(Fe2O3),这反映了原始大气从还原性向氧化性的过渡现在地球的氧化性大气是蓝藻和植物出现后,通过长期的光合作用逐步形成的。

    化学进化2

    由于原始大气中无游离氧亦未形成具氧层以阻挡、生命吸收太阳辐射的大部分紫外线,所以紫外线能全部射到地球表面,成为合成有机物的能源。此外,天空放电、火山爆发所放出的能、地球深处的放射线和宇宙空间的宇宙线以及陨星穿过大气层时所引起的冲击波等,也都有助于有机物的合成。在上述各种能源中雷鸣闪电似乎更
    重要,因为它所提供的能量较大,又在靠近海洋表面处释放,那里合成的产物很容易溶于水中。

    化学进化3

    生命生物小分子的合成 如氨基酸、核苷酸以及脂肪酸等的合成。1952年美国芝加哥大学研究生S.L.米勒,在其导师H.C.尤里指导下,进行了模拟原始大气中雷鸣闪电的实验,共得到了20种有机化合物,其中11种氨基酸中有4种(甘氨酸、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸)是生物的蛋白质所含有的。以后其他学者又进行了大量的模拟实验,或改用紧外线、b射线、高温、强的阳光等作能源,或改换了还原性混合气体的个别成分(如以H2S代替H2O、以HCN代替CH4和H2、或增加CO2、CO等),结果都能产生氨基酸;而用氧化性混合气体代替还原性混合气体进行实验,则不能生成氨基酸。现在组成天然蛋白质的20种氨基酸,除了精氨酸,赖氨酸和组氨酸以外,其余的都可用模拟实验的方法产生。组成核酸的生物小分子多数亦能通过模拟实验形成;如有人用紫外线或g射线照射稀释的甲醛(HCHO)溶液获得了核糖和脱氧核糖;用紫外线照射HCN获得了腺嘌吟和鸟嘌吟;用丙炔腈(N≡C-C≡CH)、KCN和H2O在100℃下加热一天得到了胞嘧啶;将NH3、CH4、H2O和苹果酸与聚磷酸加热至100~140℃获得尿嘧啶;将腺嘌呤及核糖的稀溶掖与磷酸或乙基偏磷酸盐(ethylmetaphosphate)放在一起,用紫外线照射,可生成腺苷;将腺苷、乙基偏磷酸盐封入石英玻璃管中用紫外线照射,可产生出腺苷酸(AMP)等。此外脂肪酸也可通过用高能电子照射碳氢化合物和二氧化碳而获得。

    化学进化4

    生命化学进化显然不限于原始地球,在宇宙和其他天体上也会发生。星际分子和陨石中有机物的发现证实了这一点。据L.E.斯奈德报道,到1978年为止己发现星际分子37种,其中80%是有机化合物。星际分子中有大量的甲醛和氰化氢,与米勒放电实验中最初的中间产物相同,当它们与氨反应再经水解就能生成氨基酸。1969年9月坠落在澳大利亚东南部默奇森镇的陨石,经分析发现含有多种氨基酸,其种类与含量同米勒放电实验生成的相当一致。这就表明,原始大气由无机物生成生物小分子不但是可能的,而且这种过程在宇宙间仍在发生。

    化学进化5
     
     生物大分子的合成 可推想,被雨水冲淋到原始海洋中的生物小分子(单体),经过彼此的相互作用,可以形成蛋白质、核酸等生物大分子(聚合体)。生命但单体变成聚合体必须经过脱水缩合,而在原始海洋中进行脱水缩合显然是个很大的难题。目前关于氨基酸缩合成多肽,较可信的看法有以下3种:

    ①美国学者S.W.福克斯等认为原始海洋中的氨基酸可能被冲到火山附近的热地区,通过蒸发、干燥和缩合等过程而生成类蛋白,类蛋白若被冲回到海洋,就可能进一步发生其他反应。他们的根据是:将20种天然氨基酸按酸、碱、中性分别混合,在170℃下加热数小时,可以得到具有天然蛋白质某些特性的氨基酸聚合体─类蛋白。

    ②另一些科学家如以色列的A.卡特恰尔斯基等认为,原始海洋中的氨基酸是在某些特殊的粘土上缩合成多肽的。他们在实验室内先使氨基酸与腺苷酸起作用,生成氨基酰腺苷酸,后者含有自由能,当被吸附在蒙脱土(montmorillonite)等特殊粘土的表面时,就能缩合生成多肽。英国学者J.D.贝尔纳早在1951年就提出了某些粘土片层间因含有大量的正、负电荷,故可将带电的分子吸附并能成为原始催化中心的理论。60年代英国学者A.G.凯思斯—史密斯更进一步提出生命起源于粘土的主张。他认为导致生命出现的化学演变是在粘土中进行的。80年代美国航天局的科学家们发现,某些粘土有贮存和运送能量的功能,这一发现支持了凯思斯—史密斯的观点。

    ③日本学者赤崛四郎提出一个能回避“脱水缩合”难关的“聚甘氨酸理论”以说明多肽的形成。他认为在原始大气中产生的HCHO,能与NH3和HCN发生反应,形成氨基乙酰腈(aminoacetylnitrile),后者先聚合再水解,生成聚甘氨酸,最后经过与醛类、烃类等起作用生成不同的侧基而形成由各种氨基酸组成的蛋白质。

    化学进化6

    生命模拟原始地球条件合成核酸的实验也有成功的报道。例如,有人将核苷与聚磷酸盐加热至50~60℃获得了多核苷酸;有人将尿苷酸与聚磷酸盐加热得到了多尿苷酸,但并非以3、5磷酸二酯键相连;后来有人用胞苷酸与聚磷酸在65℃下合成了由5个左右核苷酸构成的短链核酸,含有3、5磷酸二酯键,与生物的核酸连接方式相同。但在无酶促情况下合成更长的以3、5磷酸二酯键相联的多核苷酸或由几种单核苷酸组成的多聚体却非常困难。
     
    化学进化7

    生命多分子体系的出现 生物大分子必须组成体系,形成界膜才能与周围环境明确分开,才可能进一步演变。因此人们认为多分子体系的形成可能是生命出现之前、化学进化过程中的一个必不可少的阶段。目前研究多分子体系的实验模型主要有团聚体和微球体两种。

    ①团聚体(coacervate)模型。奥帕林将白明胶水溶液和阿拉伯胶水溶液棍在一起,在显微镜下看到了无数的小滴即团聚体。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,均可能形成团聚体。奥帕林把磷酸化酶加到含组蛋白和阿拉伯胶的溶液中,酶就浓缩在团聚体小滴内;再把葡萄糖-1-磷酸加到溶液中,后者就会扩散进入小滴并被磷酸化酶聚合成淀粉。聚合作用所需的能量由葡萄糖-1-磷酸的磷酸键提供,而所释出的磷酸根则作为“废物”从小滴中扩散出来。由于阿拉伯胶是一种糖类,故合成的淀粉可使团聚体的体积增大。当团聚体变得过大时,它们就会自发地分裂成几个小滴。若把磷酸化酶和淀粉酶一同加到团聚体的配制物中,则这两种酶都会浓缩在小滴里,随后就发生两步反应:葡萄糖-1-磷酸进入小滴并被磷酸化酶聚合成淀粉;淀粉酶则把淀粉分解成麦芽糖,后者与磷酸根一道扩散回周围溶液中。这样的小滴可作为一个开放系统而长期保存。可以设想,如果团聚体能自行制造磷酸化酶和淀粉酶(含有能“指导”合成这两种酶的基因核酸系统),在它们周围环境中又有足够的葡萄糖-1-磷酸作“食物”,则它们就既能合成,又能分解;如合成速度大于分解速度,团聚体就能“生长”,并通过分裂而“繁殖”。由于团聚体模型能表现出这些最简单的生物学特性,所以引起人们的注意。

    ②微球体(microsphere)模型。福克斯等将酸性蛋白放到稀薄的盐溶液中溶解,冷却后在显微镜下观察到无数的微球体。微球体有双层膜,较稳定,在高渗溶液中收缩、在低渗溶液中膨胀,能通过“出芽”和分裂方式进行“繁殖”,并表现出水解、脱羧、胺化、脱氨和氧化还原等类酶活性。但类蛋白还不是蛋白质,固它除有一定量肽键外,还有大量其他化学键,故不能被蛋白酶完全水解。它的类酶活性很低,并且几乎主是分解性的,而在进化上更有意义的是合成酶的活性。但类蛋白是以20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,较之团聚体来自生物体产生的现成物质(如白明胶,阿拉伯胶等)有更大的说服力,所以受到广泛的重视。

    化学进化8

    由多分子体系进化为原始生命 生命起源最关键的一步。有两个重要问题要解决:生物膜如何产生、遗传器怎样起源。

    生命脂持体示意图脂持体示意图①生物膜的产生:只有界膜变成了生物膜,多分子体系才有可能演变为原始细胞。生物膜的基本结构就是磷脂分子双层上镶嵌着动态的功能蛋白质分子。一般认为,脂质体可能是原始生物膜的模型。脂质体是一种人工制造的细胞样结构,由脂质分子双层包围着一个含水的小室构成。通常将磷脂放在水中进行超声处理就能得到脂质体。一般认为原始海洋中肯定有磷脂形成,有磷脂就易形成脂质体。脂质体嵌入糖蛋白等功能蛋白质,经过长期演变就可能发展为原始的生物膜。

    ②遗传器的起源:目前尚无实验模型,仅凭一些间接资料进行推测。有不少的科学家认为,最初比较稳定的生命体,可能是类似于奥帕林在实验室内作出的、主要由蛋白质和核酸组成的团聚体。可设想,起先存在着各种成分的多分子体系,后来,不适于生存的破灭了,适于生存的被保留下来。经过这样的“自然选择”终于使以蛋白质和核酸为基础的多分子体系存留下来并得到发展。其中核酸能自行复制并起模板作用,蛋白质则起结构和催化作用。由此推断既非先有蛋白质亦非先有核酸,而是它们从一开始就在多分子体系内一同进化,共同推动着生命的发展。这里最关键的问题是核酸的碱基顺序如何达到与氨基酸顺序相互识别,以至进化到今天的信使核糖核酸(mRNA)上的密码子能与20种天然氨基酸那样精确的吻合。这个问题如能通过实验加以阐明,则由多分子体系进化到原始细胞的问题,也就比较容易解决了。

    化石证据

    生命生命起源的化石记录 地龄约为46亿年。己知地球上最古老的沉积岩是格陵兰西南部伊苏瓦(Isuwa)地区的沉积岩,年龄约为38亿年。在这种沉积岩中发现了一些有机构的微结构,这些微结构己证明是在水面放电时产生的。1978~1980年间,澳大利亚学者D.I.格罗夫斯等连续报道了在澳洲西部诺思波尔地区瓦拉伍纳群(Warawoona Group)地层35亿年前的燧石中发现了一些丝状微体化石(左)。[1]

    生命 配图

        

     

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