生命中的化学元素 - 复旦大学通识教育课(5)

2 生命起源的学说之二（早期胚种说） 1.孢子说：2.陨石说：

3 生命起源的学说之三新宇宙胚种论

.星际分子起源论

由于化学进化的研究停滞不前，外来生命学说就吸引了大量的研究。

早在上个世纪20年代，英国天文学家爱丁顿就提出宇宙中存在着星际分子，1937年发

，到40年代又发现了氰基（CN）和甲川正离子（CH?）

进入70、80年代后，又发现了许多星际分子。 已知在银河系发现的57种星际分子中，

的甚至在地球上的实验室里也很难稳定地存在，例如二碳分子（C2）1978）

图星际分子（1987 年公布）

1978年霍伊尔明确提出了最早的有机物来自于地球之外的观点，他认为原始地球的表 面不一定有利于无机物和有机外物的合成，因为有着宇宙射线的破坏，海水的稀释等等，而 对星际分子的研究却表明，

部分有机分子在太阳系形成时未受破坏而存留下来，

它们在地球环境中就会发展成为最初的生命，这是一种新的宇宙胚种论。那么，有机分子的 保存和降落又是如何实现的呢？霍伊尔认为最有可能的是彗星。

远离太阳的寒冷空间中度过，可以长期保存原始太阳星云物质，一旦它们与地球相遇，就有 可能降落到地球上来。1985年哈雷彗星回归，科学家们检测到彗星表面的尘埃中有着大量 的碳。另一方面与彗星有关的陨石中也发现了碳粒陨石和含有机物的陨石。2001年俄罗斯 科学家借助于扫描电镜发现了一些陨石中有着微生物化石，认为它们有可能是属于蓝细菌。 现在知道，蓝细菌存在于整个地球的进化史中，从未改变过形状，它是迄今最古老的生物体 系之一。

4 生命起源的学说之四（新地球生成论）

随着研究的深入，新的地球生成论又相继出现，较有代表性的有： 1）火山爆发起源说：

2）深海烟囱起源说： 3-2 生命进化的历程

根据科学家对生命起源和进化的研究，一般地认为地球上生命起源和进化的顺序为： 化学元素（C、H、O、N）→无机物（二氧化碳、水、氨） →有机物（甲烷、氨基酸、核酸、糖类）→类病毒（RNA分子）

→病毒（核蛋白分子）→甲烷菌（原始单细胞）→蓝球菌与细菌原核生物（原核细胞） →原生生物→真菌（真核细胞）

↘较高等生物（真核多细胞）→植物

↘动物?→人类

地球上发现的最古老的原始生命的化石

1960年美国的巴拉霍恩博士宣称他发现了距今31亿年前的最古老的化石， 斯威士兰的太古代地层中找到的31 亿年前的细菌化石， （杆菌）

1968年9月美国的恩格尔又宣布他在南非的罗得西亚从32~35亿年前的岩石中找到了 被认为是藻类的化石，呈球形，直径在0.1~0.01毫米。近来又有报道，在澳大利亚的西北部 太古代地层中发现了原核生物的化石，至今已有35亿年。

如果上述的说法都能被证实的话，那么地球上最早的生命应是出现在30~35亿年前， 它们可能是细菌也可能是藻类。 年来的研究表明，

被称为古细菌，科学家们也确实在海洋的深处发现了古细菌，例如极嗜盐菌，硫磺细菌。 1989年Huber声称在意大利的一个温度为110℃的深海火山口发现了有着嗜甲烷的太古菌生 长。最新的报道称，德国科学家也在黑海海底首次发现了厌氧的嗜甲烷菌，该研究发表在 《科学》杂志上，而且科学家们认为，这种细菌生存了大约40亿年，很可能它们就是地球 上最古老的原始的居民之一。

大约30~35亿年前，生命开始起源，4亿年前生物开始登陆，2亿3千万年~6300万年 前是恐龙时代，在6300万年前开始出现哺乳类动物，距今200~250万年前，人类的祖先便 应运而生了。

大约从135亿年前开始，化学元素完成了它的演化过程，后来，化学进化和生物进化的 漫长历程最终形成了高级生物——人类， 呢？

生命进化中的一些难解之谜

第一个：先有鸡还是先有蛋 第二个：RNA起源说是真的吗？ 第三个：可能是小分子起源

第四个：生命与非生命之间有没有不可逾越的鸿沟？ 地球上的最微小的生命

生物学家告诉我们，

1）.病毒

病毒是一种比细菌更渺小的生命，

国植物学家伊万诺夫斯基，他在1892年发现患有花叶病的烟草被压榨出来的液汁，将细菌 滤掉之后仍有致病力。1935年6月美国科学家斯坦利成功地分离出结晶状的、可以引起烟 草花叶病的病毒。这在当时引起了轰动，因为花叶病的病毒可以在烟草叶子中繁殖，是活的 生物形态，但它又可以提炼成结晶形态，具有非生物的特征。

病毒的大小一般都在150nm以下，其中脊髓灰质炎病毒大小仅为27nm，而最可怕的病 毒则是AIDS病毒。

2）.类病毒和朊病毒

1971年美国科学家丹尼尔在经过4年多的艰苦努力后，发现了类病毒，它仅是一种不 含蛋白质外壳的核酸。1922年就有人发现马铃薯块茎有时会患一种严重的疾病，但是找不 到病原体。丹尼尔找到了这种病原体，原来它只是一个RNA分子，长50 nm，粗2nm，含 有350个核苷酸，但却具有生命的功能。

1982年美国动物病毒学家普森勒又发现了羊蚤痒病的病原体，仅仅只是一种蛋白质物 质，称之为月病毒，这一发现也使科学家大为惊奇，DNA和RNA可以携带遗传信息，蛋 白质难道也可作为遗传信息的载体？九十年代发现的疯牛病的病原体也是一种朊病毒。 病是脑海绵状变性，将感染的脑子用甲醛固定使其蛋白质变性并以360℃高温处理，结果该 病毒的感染力丝毫未损，对其分离的结果发现是分子量在2.7~3.0万的一种糖蛋白，它既没 有DNA，也没有RNA

尽管病毒被发现是最原始的生命， 命之间的东西。

可以结晶而仍然保持感染力，

命体的．有人提出，病毒在寄主细胞外存在时的那种“没有生命活动”的状态，实际上是病 毒生命史的一个特殊阶段，

些植物的种子的休眠状态是一样的，

有些人所想象的那样是非生命与生命之间的过渡。

3-3 生命元素的形成

什么是生命元素？简而言之，即是构成生物的不可缺少的元素或者说是生物中的必需的 元素。

以人体为例，人体中约含有 60 多种元素,它们大致可以分为四类： 第一类必需的宏量元素

它们是氧（65.0%） 钾（0.35%） 第二类必需的微量元素

它们是：Fe Zn Cu Cr Co 第三类可能必需的微量元素

I Se

Mo

它们是：Mn Si Ni 它们是：:F Pb Cd

B V Hg As Al

Li Sn

第四类具有潜在毒性,但在低剂量时,对人体可能具有必需功能的微量元素 第五类非必需和未确定的元素

它们是:Rb Sb Be Bi Ga In Tl Te 1990年,WHO等机构的专家委员会提出： 是有机结构中的必需成分，

理功能的损伤。根据对微量元素的重新分类，可见第二、第三类元素应是必需微量元素，而 第四类则主要是有潜在毒性的元素， 原本认为是必需微量元素的氟（1973年） 人体可能具有必需功能”这一类。

从以上的分类可以看出一、三类为生命元素，

它还包括对植物有明显营养作用的硼和稀土元素以及锗、铷、锶等元素。

在生命体中，还有着无害的沾染元素：约有 20～30 种在生物体组织中普遍存在，浓度 和生理作用均不确定。应该指出的是，第四、五类元素，如浓度达到一定数量时，就成了污

As等，在含量

染元素，甚至对某些生命元素也是如 …… 此处隐藏：3728字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……