第一部分 生命的起源与进化规律

生命的化学起源说——从无机物到有机生命体

地球上存在着形形色色、种类繁多的生物。那么，丰富多彩的生物是怎样诞生的呢？

目前，广为接受的是生命的化学起源假说。当人类步入20世纪之后， 生命起源的化学起源假说由俄罗斯生物化学家奥巴林和英国遗传学家霍尔丹首先提出。后来，奥巴林在他的《地球上生命起源》一书中明确提出生命起源三个步骤，即从无机到有机化合物，有机高分子到蛋白质团聚体，再到原始生命，这就是著名的奥巴林的团聚体学说。

图 1-1 生命的化学起源假说框架图

生命的化学起源过程，生物学家将其概括为四个阶段：

第一阶段，从无机小分子生成有机小分子

生命起源的化学说认为，化学进化过程是在原始地球环境条件下进行的。原始地球的温度很高，原始大气在高温、紫外线以及雷电等自然条件的长期作用下，使得原始海洋中形成了许多简单的有机物，如各种氨基酸，以及组成生物高分子的其他重要原料，如核苷酸、单糖等，为生命的诞生准备了必要的物质条件。

米勒的模拟实验验证了化学起源学说的第一阶段。

图 1-2 米勒模拟实验图

第二阶段，由有机小分子物质生成生物大分子物质

经过极其漫长的积累和相互作用，在适当条件下，原始海洋中的一些氨基酸通过缩合作用形成原始的蛋白质分子，核苷酸则通过聚合作用形成原始的核酸分子。生命活动的主要体现者——原始的蛋白质以及核酸的出现，意味着生命有了重要的物质基础。

第三阶段，从生物大分子物质组成多分子体系

以原始蛋白质和核酸为主要成分的有机物，在原始海洋中经过漫长的进一步的积累、浓缩和凝集成团聚体或微粒体。它们漂浮在原始海洋中， 与海水之间形成了一层最原始的界膜，与周围的原始海洋环境分隔开，从而构成独立的多分子体系。它们能够从周围海洋中吸收有用的物质来扩充和完善自己，同时又能把团聚体里的“废物”排出去，这样就具有了原始的物质交换作用而成为原始生命的萌芽。这是生命起源化学进化过程中一个很重要的阶段。

图 1-3 团聚体

第四阶段，有机多分子体系演变为原始生命

具有多分子体系特点的团聚体漂浮在原始海洋中，经历了更加漫长的演变，蛋白质和核酸这两大主要成分的相互作用，其中一些多分子体系的结构和功能不断地发展，终于形成了能把同化作用和异化作用统一于一体的、具有原始的新陈代谢作用并能进行繁殖的原始生命。

这是生命起源过程中最复杂、最有决定意义的阶段。它直接涉及原始生命的发生，是一个质变的阶段。因此，这一阶段的演变过程是生命起源的关键。

这种原始生命体的出现使地球产生了生命，把地球的历史从化学进化阶段推向了生物进化阶段，对于生物界来说更是开天辟地的大事。

科普知识窗

最早的原始生命是单细胞生物

最原始的生命都是单细胞生物。它们从厌氧生活到有氧生活，特别是具有光合作用的蓝藻的出现，使原始大气中氧的含量逐渐积累而改变了大气成分，有助于有氧生物的诞生。单细胞生物经历了10多亿年的漫长历程，才有多细胞生物的出现。