生物发生：主要理论 - 生物学 - 2025

非生物遗传学是指起源于地球上第一生命形式的过程和步骤的数量，惰性单体起步剂，随着时间的流逝能够增加其复杂性。根据这一理论，生命是在适当条件下由非生命分子产生的。

在非生物发生产生了简单的生命系统之后，生物进化可能导致了当今存在的所有复杂生命形式。

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一些研究人员认为，大约40亿年前，地球历史上至少必须发生过一次生物发生过程，以产生假想的生物LUCA或最后一个普遍的祖先（英文缩写，最后一个普遍的祖先）。年。

建议LUCA必须具有基于DNA分子的遗传密码，该遗传密码的四个碱基以三联体分组，编码构成蛋白质的20种氨基酸。试图了解生命起源的研究人员研究了导致LUCA的生物发生过程。

这个问题的答案受到了广泛的质疑，并常常笼罩在神秘和不确定的气氛中。因此，数百名生物学家提出了一系列理论，从原始汤的出现到与异种生物学和天体生物学有关的解释。

它由什么组成？

生物发生学的理论基于化学过程，通过这种过程，最简单的生命形式从无生命的前体中出现。

假定与幸运事件中突然出现的观点相反，生物发生的过程是连续发生的。因此，该理论假设非生命物质和第一生命系统之间存在连续体。

同样，提出了一系列不同的场景，其中生命的开始可能源于无机分子。这些环境通常是极端的，并且不同于地球上的当前状况。

这些假定的益生元条件通常在实验室中再现，以尝试生成有机分子，例如著名的米勒和尤里实验。

生命的起源：理论

自亚里斯多德时代以来，生命的起源一直是科学家和哲学家最有争议的话题之一。这位重要的思想家认为，由于自然的自发作用，分解物可以转化为活体动物。

从亚里士多德的思想出发，生物发生可以概括为他的著名词“全体内离体”，意思是“所有生命都源于生命”。

随后，相当多的模型，理论和推测试图阐明导致生命起源的条件和过程。

从历史和科学的角度来看，试图解释第一个生命系统起源的最杰出的理论将在下面描述：

自发理论

据推测，在17世纪初期，生命形式可能来自无生命的元素。自发理论在当时得到了天主教会的支持，被当时的思想家广泛接受。因此，生物可以从父母和非生物中发芽。

支持这一理论的最著名例子包括腐烂的肉类中蠕虫和其他昆虫的出现，泥中出现的青蛙以及脏衣服和汗水中出现的老鼠。

实际上，有一些食谱可以创造活体动物。例如，为了用非生命物质制造小鼠，必须在黑暗的环境中将小麦籽粒与脏衣服结合起来，并且每天都出现活的啮齿动物。

这种混合物的支持者认为，衣服上的汗水和小麦的发酵是生命形成的指导因素。

反驳自发产生

在17世纪，自发性理论的陈述开始注意到缺陷和不足。直到1668年，意大利物理学家弗朗切斯科·雷迪（Francesco Redi）才设计出一种合适的实验设计来拒绝它。

在她的对照实验中，雷迪将细细的肉片用薄纱布包裹在无菌容器中。这些罐子都用纱布盖好了，因此没有任何东西可以接触到肉。此外，实验还提供了另一组未加盖的罐子。

几天以来，蠕虫只能在未发现的罐子中观察到蠕虫，因为苍蝇可以自由进入并产卵。如果是有盖罐子，则将鸡蛋直接放在纱布上。

同样，研究人员Lazzaro Spallanzani进行了一系列实验，以拒绝自发产生的前提。为此，他制作了一系列肉汤，将其长时间煮沸以消灭将在那里生活的任何微生物。

然而，自发支持者声称肉汤所接触的热量过多并破坏了“生命力”。

巴斯德的贡献

后来，在1864年，法国生物学家兼化学家路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）着手终止了自发产生的假设。

为了实现这一目标，巴斯德制造了被称为“鹅颈烧瓶”的玻璃容器，因为它们的尖端很长且弯曲，因此可以防止任何微生物进入。

巴斯德在这些容器中煮沸了一系列无菌的肉汤。当其中一个的脖子折断时，它被污染了，微生物在短时间内繁殖了。

巴斯德提供的证据是无可辩驳的，它推翻了持续了2500多年的理论。

紫精

1900年代初期，瑞典化学家Svante Arrhenius写了一本书，题为“世界的创造”，他在书中建议生命来自太空，是通过抵抗极端条件的孢子产生的。

从逻辑上讲，泛精子症理论引起了很多争议，除了它并没有真正解释生命的起源。

化学合成理论

在检查巴斯德的实验中，他的证据的间接结论之一是微生物只能从其他微生物中生长出来，也就是说，生命只能来自生命。这种现象称为“生物发生”。

遵循这种观点，化学进化论将应运而生，其中以俄国人亚历山大·奥帕林和英国人约翰·DS·霍尔丹为代表。

这种观点，也称为Oparin – Haldane化学合成理论，提出在益生元环境中，地球大气层中没有氧气，但水蒸气，甲烷，氨，二氧化碳和氢的含量很高，使其具有很高的还原性。

在这种环境中，存在着不同的作用力，例如放电，太阳辐射和放射性。这些力作用在无机化合物上，产生更大的分子，产生称为益生元化合物的有机分子。

米勒和尤里实验

在1950年代中期，研究人员斯坦利·米勒（Stanley L. Miller）和哈罗德·C·尤里（Harold C. Urey）成功创建了一个巧妙的系统，该系统按照欧帕林-霍尔丹理论，模拟了地球大气层的假定古代条件。

Stanley和Urey发现，在这些“原始”条件下，简单的无机化合物会产生对生命至关重要的复杂有机分子，例如氨基酸，脂肪酸，尿素等。

聚合物形成

尽管上述实验表明了作为生命系统一部分的生物分子起源的合理方式，但它们并未为聚合过程和增加的复杂性提供任何解释。

有几种模型试图阐明这个问题。第一个涉及固体矿物表面，其中高表面积和硅酸盐可以充当碳分子的催化剂。

在海洋深处，热液喷口是合适的催化剂来源，例如铁和镍。根据实验室实验，这些金属参与聚合反应。

最后，在海沟中有热水池，由于蒸发过程，热水池可能有助于单体的浓缩，有利于形成更复杂的分子。“原始汤”假设基于此假设。

Miller和Pasteur结果的对帐

按照前面几节中讨论的思路顺序，我们发现巴斯德的实验发现生命不是由惰性材料产生的，而米勒和尤里的证据表明生命是存在的，而是在分子水平上的。

为了调和这两种结果，必须牢记，当今地球大气层的构成与益生元大气层完全不同。

当前大气中存在的氧气将作为形成分子的“破坏者”。还应该考虑到，据推测推动有机分子形成的能源不再以益生元环境的频率和强度存在。

地球上存在的所有生命形式都由一组结构块和称为蛋白质，核酸和脂质的大生物分子组成。有了它们，您可以“武装”当前生命的基础：细胞。

在细胞中，生命是永恒的，巴斯德基于这一原则申明，每个生物都必须来自另一个已经存在的生物。

RNA世界

在非生物发生过程中，自催化作用至关重要，因此，关于生命起源的最著名的假设之一是RNA世界的假设，它假设从具有自我复制能力的单链分子开始。

RNA的概念表明，第一种生物催化剂不是具有蛋白质性质的分子，而是具有催化能力的RNA分子（或与其相似的聚合物）。

这个假设是基于RNA的特性，除了能够促进肽，酯和糖苷键的形成外，还可以利用指导该过程的退火来合成短片段。

根据这一理论，祖先RNA与一些辅助因子如金属，嘧啶和氨基酸有关。随着代谢的发展和复杂性的增加，出现了合成多肽的能力。

在进化过程中，RNA被化学上更稳定的分子：DNA取代。

关于生命起源的当前观念

目前，人们怀疑生命起源于一种极端的情况：火山口附近的海洋区域，温度可达到250摄氏度，大气压力超过300个大气压。

这种怀疑来自在这些敌对地区发现的生命形式的多样性，这一原理被称为“热点世界理论”。

这些环境已经被古细菌定殖，这些细菌能够在极端环境中生长，发育和繁殖，这可能与益生元条件（包括低氧浓度和高CO ₂水平）非常相似。

这些环境的热稳定性，它们对突然变化提供的保护以及气体的不断流动是使海底和火山喷口成为生命起源的适宜环境的一些积极属性。

生物发生和非生物发生术语

1974年，著名的研究人员卡尔·萨根（Carl Sagan）发表了一篇文章，阐明了术语“生物发生”和“生物发生”的用法。萨根认为，这两个术语在与解释第一种生命形式起源有关的文章中均被错误地使用。

在这些错误中，将术语“生物发生”用作其自身的反义词。也就是说，生物发生被用来描述从其他生命形式开始的生命起源，而生物发生则是指来自非生命物质的生命起源。

从这个意义上讲，当代的生化途径被认为是生物成因的，而生物学前的代谢途径是不生的。因此，有必要特别注意两个术语的使用。

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