【细胞生物学】细胞生命的起源

导致细胞生命形成的关键因素是地球的形成及地球大气层条件的变化。一般将细胞生命起源分为5个阶段：①地球和原始大气层的形成；②有机分子的自发形成；③分子聚合体的形成；④生命初级聚合体的形成；⑤原始细胞的形成。

1.有机分子的自然形成

地球上形成有机分子，是细胞生命起源的先决条件。

根据化石资料分析，地球上最早的细胞出现在35亿年前。关于地球上细胞生命起源有两个假说：一种假说认为细胞是由已存在于地球上的分子产生的，另一种假说则认为细胞是从别的宇宙空间来到地球的。目前，细胞产自地球假说得到了许多证据支持，如细胞形式的形成于环境条件有关，在地球存在的第一个10亿年期间，地球表面被大量水蒸气包围，有大量来自太阳的紫外射线，并且还有雷雨和闪电。

组成细胞的分子主要是有机分子，所以要形成细胞，地球上首先必须形成有机分子。20世纪20年代后期，前苏联的生化学家Oparin提出地球上的有机分子是在合适的化学和物理条件下形成的。1953年，这一假说得到了实验的支持。实验的设计者Miller，他设计了一个实验装置，并通过实验证明在合适的物理化学条件下可以自动合成有机分子。

Miller推测，大气层中含有甲烷和氨，也含有氢和水蒸气。这些物质在一起，在地球早期大气下，经过放电能构成细胞生命物质的基本单元：氨基酸、碱基、单糖等，为细胞的起源做好了物质准备。

2.分子聚合体的形成

从分子到原始细胞的生命进化中，两个主要事件是遗传信息的形成和细胞膜的形成。遗传信息的形成是生命进化的转折点。核酶的发现说明，说明RNA在生命起源中起了主导作用。有机分子如何聚集形成分子聚合体，要有两个基本条件，即溶液中分子能够沉淀出来，并能集聚排列形成稳定的结构，或者又能重新溶解。这种聚集有几种不同的机制，最典型的是脂双层结构的自动装配，为细胞质膜的形成提供了可能。

3.生命的初级聚合体的形成

生命的初级聚合体的形成：①如何利用能源驱动化学反应途径的进行；②酶分子的形成以及酶催化反应途径的形成；③指导合成和再生信息系统的形成。这里所指的生命初级聚合体包括生物大分子的形成（酶和ATP）、代谢的生物途径的形成、能量转换、信息的形成。这些生命初级聚合体一旦形成，生命的雏形即已形成。

4.原始细胞的形成

突变和自然选择是导致细胞生命形式形成的主要因素。上述各阶段的分子进化可视为是有利的突变，而这种有利的突变则被自然选择下来。将前几个阶段形成膜结构、酶分子、能量转换系统、遗传信息系统和各种温和代谢途径聚集在一起就形成了原始的细胞。