PDF《生命起源问题》

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9 到生命相关 大分子 的合 成到最终 实现 一个 能 自复制 分子体 系形 成的 各个阶段 . 由于生命起 源 的过 程是 在原始地球 条件 下发生的,所以生命起 源 的每 一个阶段必 须与原始地 球的天 文学 、 地质 、 大气和海 洋等 演化的历史 相吻合 . 简单性 原则是 指,生命是在原 始 地球 上 自然 发 生的 , 所以生命起源的反应条件必然是简单的.Stanle y L . M ille r 将其总结为 If i t

1 5 s i m p le , i t '

S p o r b a b ly n o t p r e b io t ie . 模拟生命起源的反 应必须是简单的并 与当时 原始 地球的天 文学,地质,大气,海洋等演化 的历史 相吻合 . 简单性 原则 实 际上也 隐 含一个复杂 性 问题 . 在化学反 卜应中,为了得到 希望的产物 , 实验 室内的反 应体系应 该是越简单 越好.但是,因为生命是起 源于 自然的 环境 , 而 自然的 环境 往 往又 不 可能像 实验室人 造 的反 应体系那 么 简单 . 所以,生命起 源 反应 往往采用 混 合体 系.这是生命起源研究与 其他化 学研 究的一个 重要 区别.而且 在 生命 起源研 究的化 学反应体 系 中一般没 有高 温及 高压,也没有极 端pH.在生命 起源研究中,一个 常用 的词 是rPebio t i c ( 前 生命 ) . 它体现 了上述 生命起 源研 究的特 点.回顾经典 的Mil l e r 一Urey放电实验 也可以帮助 理解生命起 源研究 的特点 . 由于现 在大气 中的 氧气 是 由于 生命 活动代谢 产生的,所以一般 认为原始 地球是还 原性 的.原始地壳 的不稳 定性 决 定了原 始地 球上频 繁 的火 山活 动,火山的 活动 即意 味着放 电,再加上 生 命是 起源于水溶液体系.以上因素构成了硒l l e 卜Uery实验的 主要 环节:用甲烷 及氨 模拟 原 始还 原大气,用水相来模拟原始海洋 , 用放 电来模拟火 山闪电 .

3 生 命起源研究的主要 内容 生命起源 研究 的 目标是希 望通过 对 原始 地球上 生命发 生过程 的研 究进 一步 揭示 生命的 奥秘 . 生命 起源研 究的具体 目标不是希望 在试管 中合成 一个 活 的细菌 , 更不 是合 成一只活的老 鼠.生命 起源研究的具体 目标是 : 如何在原 始 地球 条件下建 立一个自复制分子 体系.之所以强调 自复 制体 系是因为,只有自复 制分子 体系才具 有 了储 存信息的能 力,也才具有 向更复杂分子体系进化 的能 力并最 终导 致生命 的产生 . 如果详细分 解,生命 起源的研 究 内容大 致包括以下方面 : ( ) I 生命 必需 的有机 小分 子 的合成 , 如 氨基 酸,核酸碱基 , 核昔 , 核昔酸 , 核糖 , 脂类等 . 这 方面 的问题自19

5 3 年Miller一uery放电实验 以来已经取 得了很大进展 . 目前 已经发 现 了多 种反 应途径 可以在原 始地球条 件下 有效合 成生命必须的大 多数小分子 . (

2 ) 有机小分子如何聚合 成 生命 大分子如多肤,蛋白及 核 酸等 . 基于蛋白质 化 学原 理,只有30个氨基 酸残基 以上的肤 才 能形 成稳定的 空 间构 像,也才可能 形 成特 定 的功 能如催化 功能等.所以,生命起源过 程需 要在自然 条 件下 ( 没有蛋白酶 催化 的 条件下 ) 形成

3 0 个氨基 酸残基 以上 的肤 . 近年 来这 方面 的研 究取得 了较 大进展 . (

3 ) 遗 传密码 的起源 . 如果 大分 子肤(或蛋 白) 与核酸之 间不 能 形成 明确 的密 码关 系,这个分子 体 系就不具 备储 存信息的 能力 , 这 个分 子体系也就 无 法进化发 展.所以,遗传密码 的起 源 是大 分子 体系向生命体 系发展 的关 键.(4)手性 的起源 . 这是 关 于生 物分 子 的对称 性 破缺 问题 .