化学进化

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在原始地球条件下由无机物逐渐演变为原始生命体的过程。这个化学进化过程大致可分为下列四个阶段。  

目录

进化过程

(1)

由无机小分子物质(如氢、氨等)生成有机小分子物质(如氨基酸、含氮碱基核糖或脱氧核糖等)。这个方面已为越来越多的模拟原始地球条件的实验所证明(见米勒模拟试验)。  

(2)

从有机小分子物质形成生物大分子物质。在原始还原性大气中生成的生物小分子(如氨基酸等)被雨水冲淋,溶解于原始海洋中,这些生物小分子要进一步变为生物大分子(如氨基酸变为蛋白质),就必须脱水缩合;而在原始海洋中进行脱水缩合,就像要使泡在水中的葡萄变干那样困难。科学家提出种种假说试图解决这个难题,目前比较可信而又可用实验证明的主要有两种:①以色列科学家卡特恰尔斯基(A. Katchalsky)认为,原始海洋中的氨基酸是在某些特殊的粘土(原始地球和现在都有这样的粘土)上缩合成多肽的。他们在实验室内先将氨基酸与腺苷酸起反应,生成“活化的”氨基酸即“氨基酰腺苷酸”,后者在某些片层状粘土如蒙托土(montmorillonite)上,就能缩合成长短不一的多肽链. ②日本科学家赤崛四郎等提出一个能绕过“脱水缩合”这道难关的“聚甘氨酸理论”来说明多肽链的形成。他们认为,在原始大气中产生的甲醛与氨和氰发生反应,能生成一种名叫“氨基乙酰氰”的有机物,这种物质能够聚合,然后水解,生成聚甘氨酸(即多个甘氨酸聚合在一起所形成的多肽链),最后经过侧基(R)的变化而得到由各种氨基酸残基组成的蛋白质.  

(3)

从有机高分子物质组成多分子体系。可以想象,蛋白质和核酸等有机高分子物质,在原始海洋中越积越多,在一定条件下(如高温和适当的pH等),它们相互作用,能形成多分子体系,有界膜与周围环境隔开,呈大、小不等的球状,在原始海洋中漂浮。这种设想亦已得到了初步的实验证明。  

(4)

从多分子体系演变为原始生命。这是生命起源最关键的一步,目前还未能在实验室里验证这一过程。从理论上讲,这一步的实质就是以蛋白质和核酸为主要成分的多分子体系,如何“由死变活”的问题,即新陈代谢和自我增殖能力是如何发生的?从生物学的角度看,这里有两个重要问题要解决:一是生物膜的产生,二是遗传机构的起源。

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