普通生物學/入門/生命史與起源
普通生物學 | 入門 | 細胞 | 遺傳學 | 分類 | 演化 | 組織與系統 | 附加資料
- 組織：在結構上由一個或多個細胞組成，細胞是生命的基本單位。
- 原核生物：無細胞核
- 真核生物：有膜結合的細胞核。
- 敏感性：對刺激作出反應。
- 能量處理
- 生長和發育
- 繁殖
- 遺傳機制，使自己繁殖更多；基於 DNA。
- 調節，包括穩態。
- 演化。
- 外星起源（宇宙胚種論）：來自宇宙其他地方的隕石、彗星攜帶
- 太空中存在氨基酸和其他有機物質的證據（但通常 D 型和 L 型都有）
- 火星岩石中存在有問題的細菌化石
-然而，這意味著可能存在其他生命起源，因為生命必須在其他地方產生後才能被帶到這裡，唯一的區別是生命並非起源於地球。
- 地球上的自發起源：原始的自複製大分子受到自然選擇的影響（（宏觀）演化就是一個例子）
-這經常被批評為生命由閃電引起的化學反應產生的可能性太小，以及任何產生的 DNA 都能以可以複製出可行生命模型的序列存在。它還受到宗教方面的攻擊，因為它繞過了像至高存在直接創造人類這樣的想法。有些人還認為，如果沒有可信的“中間”階段的證據，如此巨大的變化在演化中是不可能的。人類的許多階段由於其基礎有點不穩而受到質疑。例如，其他動物或物種的骨骼被誤認為是類人骨骼，而完整的骨骼則是由少數骨骼拼湊起來的。
- 特殊創造：宗教解釋（智慧設計是其中一個流行的例子。）這些解釋認為生命是由神（或可能是其他智慧設計者）創造的。
- 智慧設計支持者認為，生命的巨大複雜性只能是刻意設計的結果，而其他創造論者則引用聖經的支援。
-這經常受到與宗教受到攻擊的許多相同原因的攻擊，並且經常被認為是迷信和/或非科學的。
- 在討論生命起源時，學校是否應該教授一種假說而不是另一種，存在爭議。然而，由於它們在某種程度上都被認為是公認的假說，因此本華夏公益教科書將同時包括它們，而不偏袒任何一方。
據信地球大約是在 45 億年前形成的。
- 大約在 38 億年前，大量的碎石撞擊停止了。
- 還原性大氣：大量自由 H
- 還有 H2O、NH3、CH4
- 很少，如果有的話，自由 O2
- 由於存在大量 H 電子，形成含有 C 的有機化合物所需的能量很少
- 溫暖的海洋，估計溫度為 49-88 °C
- 缺乏 O2 以及由此導致的臭氧 (O3) 意味著存在大量的紫外線能量
早期地球上的化學反應
- 紫外線和其他能量來源將促進化學反應和有機分子的形成
- 可檢驗的假說：米勒-尤里實驗
- 模擬早期大氣條件
- 發現氨基酸、糖等，這些是生命的基石
- 因其工作獲得了諾貝爾獎
- 該實驗表明，生物分子的前生物合成是可能的
問題
- 米勒後來承認，他的實驗中的條件並不代表目前認為的早期地球條件
- 他還承認，科學無法解釋氨基酸是如何自發地組織成複製分子和細胞的
- 在米勒-尤里實驗之後，人們發現了生物發生過程中大量的問題和難題。目前，這是一個薄弱的假說。
- 結論：生命存在，我們不知道為什麼。
細胞非常小，死後會迅速分解。因此，最早細胞的化石並不存在。科學家們不得不形成各種理論來解釋地球上是如何產生細胞（以及生命）的。
- 氣泡假說
- A. 奧巴林、J.B.S.霍爾丹，1930 年代
- 初級非生物發生：生命是地球化學過程的結果
- 原始生物：封閉在疏水氣泡中的有機物質的孤立集合
- 許多變體：微球體、原始細胞、原始生物、膠束、脂質體、凝聚體
- 生命演化的其他表面
- 深海熱液噴口
- 冰晶
- 粘土表面
- 潮汐池
- DNA → RNA → 多肽（蛋白質）
- 催化 RNA：核酶
- 由 Tom Cech 和 Sid Altman 獨立發現（諾貝爾獎）
- 催化特性：水解、聚合、肽鍵形成等。
- 自複製 RNA 分子可能導致了生命的出現
- 與 RNA 在細胞中的多種作用以及核糖核苷酸（ATP）的作用一致
- 與氣泡狀結構的關係尚不清楚
- 微化石
- ~3.5 億年前
- 類似細菌：原核生物
- 生化殘留物
- 疊層石
- 古細菌（更準確地說應該是古菌）
- 嗜極生物：鹽、酸、鹼、熱、產甲烷菌
- 可能並不代表最古老的生命
- 真細菌
- 藍細菌：光合作用
- 大氣中的 O2；石灰岩沉積
- 真核生物的葉綠體
藍細菌
- 大分子前生物合成
- 自複製
- RNA？（原始代謝）
- DNA 作為遺傳物質
- 第一個細胞
- 光合作用
- 有氧呼吸
- 多細胞性（不止一次）
本文基於克利夫蘭州立大學保羅·多德教授博士慷慨捐贈的筆記。