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化学进化

1 拼音

huà xué jìn huà

2 英文参考

chemical evolution

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3 注解

化学进化是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。

(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,即:

(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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