我国研究生命起源的重大成就

我国研究生命起源的重大成就
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1．从无机小分子物质生成有机小分子物质
原料：原始大气中的各种成分.
能量：大自然不断产生的含有极高能量的宇宙射线、强烈的紫外线和频繁的闪电等.
1953年,美国芝加哥大学的学者米勒及其助手在实验室内首次模拟原始地球在雷呜闪电下将原始大气合成小分子有机物的过程.米勒等人设计的火花放电装置如课本的图中所示.他首先把200毫升水加入到500毫升的烧瓶中,抽出空气,然后模拟原始大气成分通入甲烷、氨、氢等混合气体.将入口玻璃管熔化封闭,然后把烧瓶内的水煮沸,使水蒸气驱动混合气体在玻璃管内流动,进入容积为5升的烧瓶中,并在其中连续进行火花放电7天,模拟原始地球条件下的闪电现象,再经冷凝器冷却后,产生的物质沉积在U型管中,结果得到20种小分子有机化合物,其中有11种氨基酸.这11种氨基酸中,有4种氨基酸——甘氨酸、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸,是天然蛋白质中所含有的.
继米勒的工作后,不少学者利用多种能源（如火花放电、紫外线、冲击波、丙种射线、电子束或加热）模拟原始地球大气成分,均先后合成了各种氨基酸,以及组成生物高分子的其他重要原料,如：嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖、核苷、核苷酸、脂肪酸等.由此可以看出：在原始地球条件下,原始大气成分在一定能量的作用下,完全可以完成从无机物向简单有机物的转化.（需要说明的是：新近的发现已令有的人对此结论产生了一些怀疑.有的科学家认为,早期地球上的任何CH4、NH3和H2S都会迅速被紫外线辐射所分解,释放出的H2多数也会逃逸到太空中,根据目前的理论,早期大气的主要成分是水蒸汽、CO2、CO、N2等气体,可能还有一些游离氢.）
由于火山爆发的同时,使地壳不断地隆起或下陷,形成了山峰或低地,后来,当地表温度下降后,散布在原始大气里的、达到饱和状态的水蒸气遇冷形成雨水而下降,流到低地就形成原始海洋.氨基酸等小分子有机物经雨水作用最后汇集在原始海洋中,日久天长,不断积累,使原始海洋含有了丰富的氨基酸、核苷酸、单糖等有机物,为生命的诞生准备了必要的物质条件.
2．化学进化过程的第二阶段：从有机小分子物质形成有机高分子物质
原始海洋中的氨基酸、核苷酸、单糖、嘌呤、嘧啶等有机小分子物质经过极其漫长的积累和相互作用,在适当条件下,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——原始的蛋白质和核酸的出现意味着生命从此有了重要的物质基础.
美国学者福克斯认为,原始海洋中的氨基酸可能被冲洗到火山附近等温度高于水沸点的热地区,它们在那里蒸发、干燥和聚合,产生的类蛋白又被冲回海洋,进一步发生其他反应.他在实验室内将多种纯氨基酸混合,在无水条件下加热至160—200℃,几小时后就得到具有某些天然蛋白质性质的类蛋白.（原始的蛋白质和核酸与现代生物中的蛋白质和核酸并不一样,它们又经过若干亿年的不断演变,以至结构越来越完善,功能越来越复杂,才形成像现在的蛋白质和核酸的高分子化合物.）以后又有人模拟原始地球条件,用核苷酸等小分子有机物合成类似天然核酸的物质.
3．化学进化过程的第三个阶段：从有机高分子物质组成多分子体系