共同祖先的遗传物质、细胞特性与代谢特征的探讨

关于生命的起源和演化对于公众和学术界都是一个深刻的问题.最初的生命可能起源于原始的地球环境,也可能来自星际间的尘埃、彗星和陨石等.生命的本质是一个化学过程,其最基本的特征是能够自我复制和新陈代谢.在前生命时期地球特定的物理化学条件下,由有机小分子的相互作用聚合形成了主宰生命的核酸、蛋白质及其他大分子物质,之后逐渐演化形成具有新陈代谢、自我复制能力的原始生命体,最终产生生命的基本单元细胞.1859年,英国博物学家查尔斯·达尔文在《物种起源》一书中提出了进化论的观点,并且认为所有现存的和已灭绝的生物都有一个共同的起源,后人将之称为所有现存物种的共同祖先(last universal common ancestor,LUCA).生命的起源和演化是一个极其复杂的问题,本文主要从这3个方面入手:(1)LUCA的遗传物质是DNA还是RNA?(2)LUCA是简单的还是复杂的?(3)LUCA的代谢特征有哪些?希望能让读者对LUCA和关于LUCA的讨论有一个大体的认识.     

地球生命起源之谜 “黑色烟雾”中的生命

地球上的生命是从哪里来的?是什么时候开始的?是怎样开始的?人类自脱离了野蛮开始认识周围世界起就一直在思索生命的起源这个问题。这个问题太难回答了,即使在今天它仍然是宇宙间最为神秘的问题之一。20世纪初,科学家找到了一些零碎的证据,证明地球上的生命不是神或上帝创造的,而在以前人们大都认为生命是由上帝创造,其中不乏有像牛顿这样伟大的科学家。今天,为了确定生命的起源,科学家们正在以不同的方式进行研究。一些科学家正在研究我们自己星球的生命,一些科学家在寻找太阳系的其他行星或卫星的生命或生物化石,还有一些科学家试图探测遥远行星的大气层中的生命因子,或探测其他星球的智慧生命发出的无线电信号来探测生命……     

历史生物地理学的进展

当前历史生物地理学(Historical Biogeogra-phy)中存在着以下主要的问题:为什么有些分类群具有相隔如此遥远的间断分布(例如东亚和北美洲东部的间断分布)?这些间断分布又是怎样造成的?我们能通过有机体的分布来了解地球的历史吗?对这些问题的解释很大程度上受地质学模型的影响。例如,六十年代以后即使大陆漂移说已被人们普遍接受,主张用散布机制(dispersal mechanism)来解释间断分布的也不乏其人。散布假说(dispersalhypothesis)假定:有机体是跨越早就存在的地理阻障而迁移的;刚诞生的新种从起源中心(centerof origin)取代较老和较原始的种,并把它们挤向边     

有趣的植物基因组

<正>●神秘而奇妙,植物DNA正在向生命进化的传统观念发起挑战,包括人类自身起源问题的现有理论。细胞类型、基因种类、突变异质性、RNA沉默机制或DNA重组模式在哪种生物中最神秘和奇妙?植物生物学家回答是植物。是否有些夸张,事实确是如此。从十七世纪六十年代中期开始,物理学家罗伯特·虎克(Robert Hooke)在软木塞切片上发现的历史上首个细胞就是植物细胞;植物学家罗伯特·布朗(Robert Brown)在观察了兰科植物细胞内     

溶菌酶内水的恒温非平衡冻结行为

自60年代起,多种研究表明,每种生物大分子内都有一恒定量的不冻水。例如,多种方法测定溶菌酶的不冻水量R_(nf)为0.33±0.03g(水)/g(蛋白)。通常认为这部分水以氢键结合于大分子,维系着其结构和生物功能。故R_(nf)广泛用作刻画大分子同水相互作用的重要特征参量,并依此提出有关大分子水合的较系统的假说和分子模型。近来我们对多种生物大     

世界上第一个生命是如何产生的

正地球上最早诞生的生物是单细胞生物,目前有化石证据证明这些单细胞生物非常简单,据推测它们应该跟现在的原核细胞比较相似。那这些单细胞生物是怎么形成的呢?要搞清楚这个问题,我们得先搞清楚原始生命诞生的环境。人教版七年级《生物》(上册)第二单元会讲到单细胞生物,今天就让我们了解一下第一个生命诞生的环境是怎样的吧!人类作为地球上唯一的高级生物,一直在探索生命的起源。生命是怎样在地球上诞生的这个问题,可能很多人都曾痴迷过,实际上这个问题从古到今一直吸引着很多人的目光,一代又一代的人为探索这个问题贡献了他们的智慧和汗水。     

穴居人是人类老祖宗吗--俄报挑战人类起源说

一直以来,国际科学界关于人类起源的各种假说层出不穷。所有这些假说中都离不开一个核心问题,即人类祖先的两大分支——智人(现代人的学名)与穴居人(Neanderthalman)的关系究竟如何?近日,俄罗斯《消息报》刊登的一篇文章认为,穴居人的历史远比智人久远,只是这个向现代人进化过程后来因故中断了。穴居人、现代人类真正的老祖宗有可能是穴居人,而不是先前人们普遍认为的智人。智人和穴居人拥有共同祖先为了解释穴居人和智人的起源,来自俄罗斯科学院人类学和人种学协会的顶尖人类学家、历史学博士亚历山大·朱波夫(AlexanderZubov)提出了一种…     

生命与人类起源的新学说

生命是怎样起源的?类人猿是怎样变成人的?它们被列入20世纪迄今未能解答的两大难题。世晃各国学者纷纷提出各种新假说,来探讨其中奥秘,形成了经久不息、越来越热的全球科研热点。本文选择介绍的是其中影响较大,较有代表性的学说。生命:宇宙的恩赐关于地球生命的起源,有两类假说;来自宇宙的"生命地外说"和来自原始地球的"地球产生说"。     

关于地球生命起源"同源说"

地球上的生命起源问题是一个千古之谜,也是现代科学亟待解决的难题.从20世纪80年代起,笔者就现有主要学说及其引证材料和相关事实进行多学科综合研究,以此提出了地球上的生命起源与地球形成同源的假说,即"生命地球同源说",并不断发展与完善.本文试以生命起源研究或争论中的一些关键和核心问题--如地球生命起源的环境问题、时间问题、有机演化问题以及相关的一些科学问题等为焦点,通过分析讨论阐明"同源说"的基本思想和主要观点,并以此来解释生命起源研究中的某些问题和现象,进而就"同源说"提出的不同于现有生命起源学说的一些观点和论点进行综合分析和阐述.     

细胞的“骨骼”和“肌肉”

一切生物(从最简单的细菌到最复杂的动物)的结构和功能,其基础是小而独立自主的实体——细胞。这些细胞的特性是什么?它们究竟是由密布着细胞成分的坚实的块状材料构成,还是由飘浮着细胞器的液囊构成?对这方面的解答,历来众说纷纭。现在对细胞结构,又有一种新见解。借助于最近发展的分子标记法和高效的显微镜技术,生物学家发     

走近诺贝尔奖(十四) 修复遗传物质——DNA的“工程队”

正在自然界中,生命本身如果不定期修复,就会生病甚至死亡。在生物体中,最为核心的物质是细胞核内的遗传物质DNA。那么,是谁在帮助生物维修这些DNA呢?最近三位科学家因为从分子水平上揭示了细胞是如何修复损伤的DNA及保护遗传信息的,而获得了2015年诺贝尔化学奖。如果生物体内的遗传物质DNA不断出错,那么生命将会被各种疾病所困扰,地球上的生命将难以延续下去。科学界曾经认为,生命之所以相对稳定,是因为DNA相对稳定。但是,实际上,我们体内的DNA每天都会发生很多的组装差错,或者受到外来的伤害。那么,面对如此多的差错和伤害,该怎么办呢?来自瑞典的生物化学家托马斯·     

生命的起点

一、地球生命来自何处?关于地球生命的来源,主要有三种说法.其一是神创说.此说只在中外的神话故事里仍有地位,对科学研究来说毫无意义.其二是天降说.按此说,地球生命是天外来客.本世纪初,建立电离理论学说的阿伦尼乌斯(Arrheni-us)提出的宇宙胚种论(panspermia)最为出名.后来又有不少人,如荣获诺贝尔奖金的克里克与奥格尔(Orgel)(1973)、横尾与大岛(1979)、豪勒(Hoyle)与威克拉玛兴赫(Wickramasinghe)(1978、1979、1981)等前后提出各种假说.天降说对研究地球生命来自何处的问题,不失为一家之言.但对一般地研究生命起源(不限于地球生命)的问题,天降说等于未作     

动态点击

正一种RNA聚合酶或成地球生命起源新解生命在地球上是如何出现的?这一直是个未解之谜。近日,加拿大研究人员对外声称,一种核糖核酸(RNA)聚合酶在地球生命的诞生方面发挥了重要作用。新研究为地球生命起源之谜提供了新见解,也有助于科学家们估算生命在其他行星上诞生的可能性。     

花是如何起源的?

花的起源是植物学和进化生物学中的重要问题,长期以来备受关注.近年来,分子系统学、进化发育生物学和基因组学的兴起和蓬勃发展,不仅为花起源的研究带来了新思路,而且更新了人们对该问题的认识.基于这些领域的新进展,人们不仅纠正了前人在理论和模型中的错误、提出了可验证的新假说,而且揭示了花发育MADS-box基因的进化对花起源的贡献.然而,已有研究只能笼统地解释花作为一个整体是如何起源的,并不足以全面揭示花和花器官起源的根本机制.本文在总结与花和花器官起源相关理论和假说的基础上,介绍人们对花和花起源问题的新见解,探讨花起源机制的复杂性,指出花的起源和基本结构的建立涉及诸多"小"的关键性状的改变,认为只有对这些性状进化的分子机制进行研究才能真正揭示花起源的内在原因.     

月球巨撞击起源的最新模拟

月球的起源与地球有密切关系。自1880年提出月球是从地球分裂出去的假说以来,科学家们提出了多种假说。近30多年来流行的是巨撞击假说,认为有颗称为忒伊亚(Theia)的星体撞击原地球,抛出的物质很快聚集形成地球的卫星--月球。行星形成过程的观测和理论研究确信地球吸积晚期经历过巨撞击,而月球的探测资料提供其起源的约束,计算机模拟方法的发展可以量化地跟踪撞击演变过程,得到符合约束的合理情况的可能范围。介绍三种最新的最佳模拟及其结果,虽然有所不同,但在很多关键问题上取得了重要进展,并得到一些普遍的结论。解决了地球和月球起源的基本问题,但还需要进一步研究遗留的或可能提出的新问题。     

生物大分子相分离研究进展和发展建议

生物大分子相分离(phase separation)或相变(phase transition)是近年来生物学研究中一个新兴的交叉研究领域.生物大分子液-液相分离驱使细胞内形成多种无膜区室,如核仁、核孔复合物、有丝分裂纺锤体、着丝粒、中心体、应激颗粒和一些信号传导复合物等,这些无膜区室被统称为生物分子凝集体.生物大分子相分离具有广泛的生物学功能,例如调控生化反应、感知与响应应激条件、缓冲生物大分子的细胞内浓度和介导与有膜细胞器的直接通讯等.异常的生物大分子相分离与许多人类疾病密切相关,例如神经退行性疾病、癌症以及传染性疾病等.本文介绍了生物大分子相分离的生物学功能及其在人类疾病发生发展中的作用,总结了国内外生物大分子相分离研究所取得的重要进展,并提出了我国相分离研究的发展建议.     

月球巨撞击起源的最新模拟

月球的起源与地球有密切关系。自1880年提出月球是从地球分裂出去的假说以来,科学家们提出了多种假说。近30多年来流行的是巨撞击假说,认为有颗称为忒伊亚(Theia)的星体撞击原地球,抛出的物质很快聚集形成地球的卫星——月球。行星形成过程的观测和理论研究确信地球吸积晚期经历过巨撞击,而月球的探测资料提供其起源的约束,计算机模拟方法的发展可以量化地跟踪撞击演变过程,得到符合约束的合理情况的可能范围。介绍三种最新的最佳模拟及其结果,虽然有所不同,但在很多关键问题上取得了重要进展,并得到一些普遍的结论。解决了地球和月球起源的基本问题,但还需要进一步研究遗留的或可能提出的新问题。     

放大了的生物分子

对病毒结构和生物分子在细胞内装配的研究,使我们认识了这些大分子在复杂的生物系统中的功能。在生物体细胞内进行着各式各样的生物化学过程。生物大分子,特别是蛋白质和核酸,参予或控制着这些过程。这种大分子一旦分离,便失去了功能。它们常常相互作用,形成了有序的聚合体或复合物,它们有时在形式和功能上竟是如此的富有特色,以致决定了细胞器的名称。30多年来,我对核酸和蛋白质以及     

生物钟：基因和环境决定的行为——2017年诺贝尔生理学或医学奖简介

2017年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了三位研究果蝇生物钟行为的美国科学家——杰弗里 • 霍尔(Jeffrey C. Hall)、迈克尔 • 罗斯巴什(Michael Rosbash)和迈克尔?杨(Michael W. Young)，奖励他们发现了决定生物钟行为的基因和这些基因产物的工作原理。生物钟，也叫生物日节律或昼夜节律(circadianrhythm)，是生物以约昼夜24小时为周期的节律性行为。生物钟行为是一个在各种动植物中都普遍存在的自然现象。生物钟基因的发现和对这些基因产物工作原理的揭示对了解生命和生命的运行原理，特别是对基因、行为和环境三者之间的关系有着重要的理论意义，同时也为利用生物钟原理来解决生产活动和健康医疗中的生物学问题奠定了应用基础。     

寻找缺失的“拼图”

"我们从何处来?我们是谁?我们往何处去?"也许自从人类有了意识以来,这些问题就一再被提起,不少科学家穷尽了一生去向前追溯:人类的起源、生命的起源、星球的起源,直至宇宙的起源。自20世纪60年代发展起来的物理学标准模型,依赖于希格斯玻色子的存在。这种粒子是物理学标准模型预言的一种自旋为零的亚原子粒子,当它与其它粒子碰撞时会使一些粒子质量变大,一些粒子质量减轻,还有一些粒子则完全失去质量,形成我们今天所知的宇宙。希格斯玻色子的发现除了能给发现者带来诺贝尔奖,还将为物理学的这段空中楼阁岁月做一