科学网—标签 - 生命起源

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热度 1 slsql2013 2013-9-5 16:42

我们的地球和地球上的生命：起源和未来本次年会（ 2009 年）的主题——“我们的地球和地球上的生命：起源和未来”——使人想起 2009 年是查尔斯 · 达尔文（ Charles Darwin ）诞辰 200 周年、《物种起源》发表 150 周年纪念年。当年使达尔文着迷的内在的过程和机制，现在不断有新的发现问世，深入、全面理解这些过程和机制在 150 年后仍旧是热门研究的焦点。自然的动力——看得见的和看不见的，已知的和未知的——是年会主题的基础。进化包围着我们。地球过去发生事情的重建记录揭示出 40 多亿年的变化的证据。在现存的和灭绝的生物体的丰度和分布，气候，大气组成，各大洲的大小、形状和位置等诸方面，进化的历史都是显而易见的。发现的过程和数据的合成告诉了我们更多的关于地球和宇宙的本质的知识。天文学、物理学、数学、语言学、神经科学……的确，每一个学科都能演示它自身独特的进化途径，推测它可能引向何方。 1608 年世界上第一台望远镜诞生于荷兰。之后不久，伽利略（ Galileo ）建造了自己的效果更好的望远镜，并于 1609 年做出了他的第一批天文发现。伽利略为地球只是以太阳为中心的太阳系的一个组成部分提供了第一个证据，他因此开创了现代观测天文学时代。主题中提到“ 我们的 ”星球是有意为之。在这一人类世代，我们人类这个“物种”对地球气候的影响已被揭示出来。地球变暖是毫无疑问的，而人类活动是最重要的原因。目前，在区域性范围内，气候变化在降水型式、暴风雨、土地和海冰减少、海平面升高等方面是显而易见的。巧合的是， 2009 年也是宾夕法尼亚州的德雷克油井（ Drake oil well ）问世 150 周年纪念年，这是世界上第一口商业油井；也是约翰·丁铎尔（ John Tyndall ， 1820-1893 ，英国物理学家——译者注）爵士发现二氧化碳能吸收红外线辐射 150 周年纪念年。在接下来的几个人类世代中，以上气候变化造成的影响可能会危及很多物种的生存。达尔文凭敏锐的直觉知道的自然过程，现在能够被单个物种的行为淹没。但是，我们不能让这种情况成为未来的现实。正如科学和技术的进步不仅导致了我们的现状，也使我们理解了它们的内涵一样，对技术的明智使用和科学理解也能够允许我们选择一个不同的未来。当支撑这种理解的科学变得日益强健时，科学和公众之间的沟通，以及科学在制定社会管理各个层面的明智政策中的使用已经落后了。在达尔文出版他的产生重大影响的关于进化的著作十年前，一个新的科学组织诞生了——美国科学促进会（ AAAS ）。它的创建者将其宗旨定为“促进科学，服务社会”，今天它的这个宗旨仍和达尔文时代时一样中肯。

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进化之根：地球生命的起源

热度 11 slsql2013 2013-9-5 16:20

进化之根：地球生命的起源图片提供：凯瑟琳·苏特里夫（ Katharine Sutliff ） / 科学大量的文字如涌泉一样从查尔斯·达尔文（ Charles Darwin ）的笔下流淌出来。他的著作涵盖范围广泛，从船底附着的甲壳动物到兰花，从地质学到动物驯化。同时，他把自己沉思默想的东西都写在了笔记本上，还潦草地写了几千封信，信中写的是对自然的观察和推测。然而，达尔文只把他浩如烟海的文字记述的很少一点留给了生物学中最大的问题之一：生命是如何开始的。在出版的《物种起源》接近结尾的部分，达尔文写道：“或许曾在地球上生活过的所有的生物体都起源于某一个原始的形式，这个原始的生命形式发展成最初的可进行呼吸的生命。” 图片提供：乔治·瑞奇蒙（ George Richmond ） / 伦敦布里奇曼艺术图书馆（超级馆藏）达尔文认为，生命可能是自发地从组成它的化学物质中出现的，如碳、氮和磷。但是，他没有把这些沉思的东西发表出来。这位英国博物学家建立了他的进化的观点，在生命的大部分进程中，他都在观察周围的事物。达尔文认为，在他生活的那个时代，不可能明白生命是如何起源的，那是因为已存在的生命将阻碍生命起源真相的出现。 1871 年，达尔文将这个问题概括了一下，给他的朋友、植物学家约瑟夫 · 虎克（ Joseph Hooker ，英国著名植物学家——译者注）写了一封信。信中写道：“但是如果（哦，这是多大的一个‘如果’！）我们能设想一下，在某个温暖的小池塘里，有各种铵盐和磷酸盐，光，热，电等，一个蛋白质化合物用化学方法形成了，它随时都可经历更加复杂的变化。在今天，这种物质将被立即吞食或吸收掉，但在生物体形成之前，这种情况将不会发生。” 今天研究生命起源的科学家们不用再分享达尔文的悲观情愫了，我们已有能力重建那些地球早期的情景了。英国曼彻斯特大学的化学家约翰 · 萨瑟兰（ John Sutherland ）说：“现在是做这项研究的好时候，因为成功的希望比以往都要大。”他和其他人正在研究涉及向生命转变的每一个步骤：原材料来自哪里，复杂的有机分子（如 RNA ）是如何形成的，以及第一批细胞是怎么出现的等。就这样，他们在从头制造生命的道路上缓慢前行。“当我读研究生时，人们认为研究生命的起源是老科学家在他们职业生涯的尾声做的事情，那时他们可以坐在扶手椅上沉思。”华盛顿卡耐基研究所（ the Carnegie Institution for Science in Washington ）的詹姆斯 · 亨德森·克里弗斯（ Henderson James Cleaves ）说，“现在制造人工细胞听起来不再像是科幻小说了，它是一项理性的工作。” 原材料生命——或至少我们认为的生命——似乎只在地球上出现过一次。例如，几乎所有的生物体都用双链 DNA 来编码遗传信息。它们把基因转录成 RNA ，再把 RNA 翻译成蛋白质。生物体用来把 DNA 最终转变为蛋白质的遗传密码是相同的，不管它是食火鸟（学名鸸鹋，特产于澳大利亚，是澳大利亚的国鸟——译者注）还是面包霉。对此现象的最简单解释是，所有的生物体都从一个共同的祖先——即生活在 35 亿多年前以 DNA 为遗传物质的微生物——那里继承了这套遗传密码。那个共同的祖先已经是相当复杂了，很多科学家都想知道它是怎样从一个比它更简单的祖先进化来的。一些科学家现在争论说，只含有 RNA 的被膜包围的细胞，要比既含有 DNA 又有蛋白质的细胞出现得早。后来，以 RNA 为基础的生命可能进化出了将氨基酸组装成蛋白质的能力。从生物化学的角度来讲，从 RNA 进化出 DNA 是一小步。在现代的细胞中， RNA 的“多才多艺”引人注目。例如， RNA 能“感觉到”细胞内各种化合物的水平，并开启或关闭一些基因来调节这些物质的浓度。它还能把氨基酸连接在一起，而氨基酸是构成蛋白质的基本单位。因此，地球上出现的第一批细胞可能就选择了 RNA 来完成维系生命所必需的一切工作。 60 年来，研究人员一直在完善有关氨基酸和 RNA 基本成分的来源的理论。随着时间的推移，他们的想法日臻成熟，对早期地球的面貌的理解也越来越清楚。 1953 年，芝加哥大学的斯坦利·米勒（ Stanley Miller ）做了一个著名的实验：在一个密闭的容器里，充满氨气、甲烷和其它气体，然后进行火花放电，对这些气体电击。实验结束后，容器里产生了一些富含氨基酸的粘性物质。根据这个实验结果，米勒指出早期地球上的闪电能够制造出许多化合物，这些化合物后来将被“装配”成生物体。不过，到了 20 世纪 90 年代，积累的证据表明早期地球被二氧化碳笼罩着，还有少量的氮气——米勒的实验容器中并没有这两种气体。于是，科学家们在混合气体中加入了二氧化碳，重复了米勒的实验，但是几乎没有生成氨基酸。他们推断，产生生命的原材料应该来自别的途径。但是， 2008 年闪电实验再次开始显露出希望。克里弗斯和他的同事怀疑，实验失败是设计缺陷导致的，缺陷在于放电可能产生了破坏新形成的氨基酸的含氮化合物。当他们在实验中增加了能吸收这些含氮化合物的缓冲试剂时，产生的氨基酸比科学家原先得到的多几百倍。克里弗斯猜想，闪电是早期地球上生成有机化合物的唯一途径。落到地球上的陨石也含有氨基酸和有机碳分子，如甲醛。早期地球上的热液喷口喷出了可能被纳入地球上第一批生命形式的其它化合物。因此，产生生命的原材料不再是一个争论点了。他说：“真正的障碍在于，你如何把这些有机物组合在一起，形成一个有生命的系统。” 步骤 1 ：制造 RNA RNA 分子是一条由彼此连接的核苷酸组成的链。每个核苷酸分子依次包括 3 部分：一分子碱基（在基因“天书”中，碱基起“字母”的作用），一个糖分子，一分子磷酸。磷酸与下一个核苷酸的糖分子连接在一起。多年以来，研究人员尝试着通过制造糖分子和碱基，把二者连在一起，然后再加入磷酸盐的方法合成 RNA ，但结果是徒劳的。“合成出来的 RNA 不起作用。”萨瑟兰（ Sutherland ）说。失败让科学家思考另两种关于 RNA 是如何形成的假设。克里弗斯和其他研究者认为，基于 RNA 的生命可能是从使用一种不同的遗传物质的生物体进化来的，而这种“不同的遗传物质”在自然界已无法找到。目前化学家已能够用别的化合物来构建核苷酸骨架（科学， 2000 年 11 月 17 日， 1306 页）。他们现正在研究这些被称为“ PNA ”和“ TNA ”的人造遗传分子，是否在早期地球上能比 RNA 更容易出现。根据这一假设，后来 RNA 进化出来，取代了早期的遗传分子。但是， RNA 没能成功合成出来，科学家们还考虑了另一种假设。“如果你想从波士顿去纽约，现在有一条明显的路可走。但如果你走这条路不能到达纽约，那还有别的路可走。”萨瑟兰（ Sutherland ）说。他和同事们一直致力于用简单的有机分子（如甲醛）来构建 RNA ，生命出现之前地球上就有甲醛了。他们在制造 RNA 的道路上取得了较好的进展，把组成糖的成份和组成碱基的成份结合在一起制造 RNA ，而不是首先分别制造出完整的糖分子和碱基。原始细胞。哈佛大学的研究人员正在尝试制造简单的生命形式，这里显示的是一幅计算机图像。图片提供：珍妮特·爱瓦莎（ Janet Iwasa ）在过去的几年里，他们已经证明了从生命起源以前的分子到 RNA 的几乎一条完整的路线，现正准备发表更多的实验细节。这些新反应的发现使萨瑟兰（ Sutherland ）猜测， RNA 直接从早期地球表面的有机溶液中产生，并非一件难事。“我们已在自己的能力范围内得到了这些分子。”他说。萨瑟兰（ Sutherland ）还不能确定无疑地说出这些反应发生在早期地球的什么地方，不过他指出，合成的 RNA 在（地球早期）池塘里的温度和 pH 值条件下状态良好。如果那些池塘暂时干涸了，这样会使核苷酸得到浓缩，为生命出现创造了更有利的条件。这些难道就是达尔文说的温暖的小池塘？“有可能达尔文的想法并不离谱。”萨瑟兰（ Sutherland ）说。步骤 2 ：细胞如果生命的确是从 RNA 开始的，那么 RNA 将需要在没有蛋白质帮助的情况下自我复制。本周《科学》在线发表了一项研究（ www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/1167856 ），加州圣地亚哥斯克利普斯研究所（ the Scripps Research Institute ）的特蕾西·林肯（ Tracey Lincoln ）和吉罗德·乔伊斯（ Gerald Joyce ）的实验已表明，这种情形如何是可能的。他们设计了一对 RNA 分子，这对 RNA 分子连接在一起，靠核苷酸松散的配对彼此聚集。一旦 RNA 复制完成，旧的 RNA 分子和新的 RNA 分子就会彼此分开，分别与新的 RNA 连接在一起，形成新的一对 RNA 分子。经过 30 个小时，林肯和乔伊斯发现， RNA 分子的数量能增加 1 亿倍！林肯和乔伊斯的 RNA 复制实验是在烧杯中进行的。但是，在早期的地球上， RNA 复制可能是在第一批细胞中进行的。地处波士顿的哈佛医学院的杰克·佐斯塔克（ Jack Szostak ）及其同事一直在研究，早期地球上脂肪酸和其它的分子是如何捕获了 RNA ，产生了第一批原始细胞的。“我们的目标就是，只用化学的方法，得到能够自我复制的东西。”佐斯塔克说。 20 年后，佐斯塔克及其同事得到了能构建其它较短 RNA 分子拷贝的 RNA 分子。他们以某种特定的方式将 RNA 和脂肪酸混合在一起， RNA 就可以被捕获进囊泡中。这些囊泡能把脂肪酸添加到它们的膜中并生长。 2008 年 7 月，佐斯塔克报道，他已弄清楚了原始细胞是怎样“进食”的，以及如何引入核苷酸来制造 RNA 的。所有的活细胞都依靠复杂的通道以使核苷酸穿过其膜，这就产生了一个问题，即原始的细胞膜是如何引入这些分子的？通过用各种不同的膜进行实验，佐斯塔克及其同事发现原始细胞有较大的漏隙，足以让核甘酸“滑”进去；在原始细胞里，这些核苷酸能装配成 RNA ，但是较大的 RNA 分子无法滑出细胞，因为漏隙太小。他们的实验还显示，这些囊泡的生存温度范围约为 100 °C 。在较高的温度，原始细胞会快速吸收核苷酸；在较低的温度，佐斯塔克发现，它们能更快地制造 RNA 分子。他推测，有规律的温度循环应有助于简单的原始细胞在早期地球上存活。当温度稍高时，它们能吸入核苷酸；当温度降低时，它们就用核苷酸制造 RNA 。在佐斯塔克的原始细胞中，核苷酸沿着 RNA 的一个模板排列。较低温度时 RNA 的两条链倾向于粘在一起。当原始细胞再次升温时，热可能导致 RNA 的两条链拆开，这样就能使新的 RNA 分子起作用了。目前，佐斯塔克正继续实验，以使他的原始细胞更接近生命。他正在开发能更快地复制更长 RNA 分子的新形式的 RNA 。对他来说，实验的真正考验将是，他的原始细胞是否不仅能生长和繁殖，而且还能进化。 “对我来讲，生命的起源和达尔文进化的起源本质上是同一件事。”佐斯塔克说。如果达尔文今天还活着，他很可能也愿意写更多的关于生命是如何开始的著作。

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来自火星的病毒

smallland 2013-7-22 15:19

对于进化论的反对者，生物历史的每个惊奇的发现，都是他们的救命稻草。一种巨大的病毒，潘多拉病毒，又引发了人们的猜想：这是不是从火星来的呢？因为它和现存的地球生命差别比较大，只有6%的基因相似。类似的猜想，大多基于一样的逻辑：地外生应该和地球生命差不多的结构，譬如，火星人一般就长得像是人类的怪胎，但结构差不多：头、躯干、四肢，等等。同样，对于潘多拉病毒，猜想者也是这个逻辑：火星生命必然也是由碱基对组成可复制的遗传物质，没有别的可能性。如果谁能发现一种不用碱基对复制繁殖的生命，那才是奇迹。好像没看过谁能证明现存地球生命的复制方式是唯一可行的方式。如果真能证明，怀疑潘多拉病毒来自火星或许就更有道理了。如果不能证明，问题就严重了。生命起源是个随机组合的过程，两个星球起源的生命，竟然就能如此巧合，使用同样的遗传编码？

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我从哪里来？——生命的起源

热度 3 qyu111 2013-6-13 07:14

世界上最难回答的问题都是最简单的问题。数学上最难回答的是“1 ＋1 为什么等于2 ”，哲学上最难回答的是“先有鸡还是先有蛋”，生物学上最难回答的问题大概就是“我从哪里来”了吧。中学里的生物课让我们知道人是从“猴子”演变来的，“猴子”是从“青蛙”演变来的，“青蛙”是从“鱼”演变来的，“鱼”是单细胞动物演变来的。这个演变过程，古老的化石都给我们留下了证据。然而化石没有告诉我们细胞和分子是如何演变和进化的。等到有一天我们的技术能让我们看到分子化石和细胞化石，我们可能就清楚分子是怎么演变成细胞的。我们虽然现在还不知道地球上的生命最初是如何从分子形成的，但是我们可以根据我们现代物理、化学和生物学已知的知识来推测和想象生命的起源。下面的故事仅仅是一个虚构的、想象的故事。 100亿年前，一个密度极大且温度极高的物体发生了大爆炸，从此宇宙诞生。像宇宙大爆炸后的任何一个星球一样，最早的地球是由高温环境中的各种原子组成。在地球冷却的过程中，原子间相互合作通过化学键形成分子，即化合物。地球上存在的、和今天的生命相关的化合物是由C 、H 、O 、N 、P 、S 等原子组成的分子。其中最重要的分子就是水分子H 2 O 。有了水，溶在水里的其它各种分子进一步合作形成了核苷酸和氨基酸等各种有机小分子（有机物：有机会成为生命的物质）。海水孕育了生命的形成，今天的海水中也许还保存着所有形成生命的原始分子和生命的各种早期形式。蓝蓝的海水下面深藏着生命的秘密：生命起源的秘密和生命进化的秘密。海水中许多分子里有一种在生命中最重要的分子叫核苷酸，核苷酸组合到一起能形成多聚核苷酸链。其中的一部分叫做脱氧核糖核酸的核苷酸具有一个特性就是能互相形成氢键的配对。以一个多核苷酸链为模板配对后形成共价键，就产生了另一根相匹配的核苷酸链，于是就有了第一个可以自我复制的双链多聚核苷酸。世界上第一个生命从此诞生。自我复制是生命的定义，也是生命的第一法则。其它的有机分子如氨基酸和糖也能形成多聚链。但在所有的链状有机大分子中，只有DNA 具备自我复制的功能。如果哪个化学家能设计并合成出一个和DNA 不一样的能自我复制的大分子，他就是上帝。从这个分子聚合的过程里，我们可以想象最初在大海里荡漾着各种各样的双链DNA 。这些DNA 分子从理论上来讲，可以从一个DNA 分子慢慢演化成无数的DNA 分子，也可以从一开始就独立形成了各种各样的DNA ，而后一种模式的可能性更大。这也是我们今天看到的物种进化的模式：随机形成，定向选择。这个“向”就是上帝，就是自然。大海里的各种大分子飘来荡去，自由组合。然而只有当一种组合能够帮助DNA 分子进行复制的时候，这种组合才能迅速地繁衍。所有原始的生化反应在没有酶催化的情况下都应该可以进行，只是进程缓慢。有了酶的参与以后使得生化反应发生的更有效，DNA 复制更加迅速。分子间的合作最初是简单少数分子形成的合作社，合作社进一步扩大最终形成分子的社会：细胞。细胞社会里的每一个分子各执其能，其使命只有一个：让细胞能更快、更有效地复制。分子的变化和组合是随机的，环境选择了复制最快和生存最顽强的细胞。生存和复制因此成了生命的基本法则。顺之者昌，逆之者亡。这就是细胞形成和进化的过程。从生命的形成过程中，我们看到了生命的两个根本原理：复制和合作。复制是生命的根本，合作是生命进化的根本。生命从复制开始，没有复制就没有生命。合作增加了复制的效率，促进了生命的发展。生命里合作无处不在：原子间的合作形成分子，小分子间的合作形成大分子，大分子间的合作形成了细胞器，细胞器的合作形成了细胞，细胞的合作形成了器官，器官的合作形成了今天的动、植物。没有合作就没有今天的复杂生命，就没有万物，就没有人。我从哪里来？我从复制来。生命的起源是复制，生命的进化是合作。懂得了这个道理，就懂得了生命的自然法则，所有生命的一切行为都不能违反这个自然法则，违反了这个法则就会被自然淘汰。

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生命进化和超高压生命科学

热度 1 weizhiren 2012-6-11 16:20

本文在综述了有关 “ 超高压热液生命 ” 研究文献的基础上，提出了全新的生物进化观点：认为高温高压热液环境不但是原始生物大分子和简单生命体的发源地，而且还是复杂生命演化（进化）过程的重要场所，在此环境中产生了从简单到复杂的各种基因结构，构建出从初级到高级的多生物种群。由此提出采用高压生物生态学系统，研究在高压状态下生物发育生长过程，探索生物进化规律。

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美国化学界雷人Ronald Breslow涉嫌论文抄袭

热度 9 zhpd55 2012-4-28 11:04

据 CEN 周刊 2012 年 4 月 27 日报道，《美国化学学会志》（ JACS ）和美国化学会（ ACS ）联合正在指控和调查哥伦比亚大学化学教授 Ronald Breslow 的自抄袭不端行为。 CEN 声称 , 如果作者违反了 ACS 的道德规范，学会必将采取相应的措施，使已经发表的论文从 JACS 网站删除，因为已经有批评家引用了以前发表的 2 篇论文，发现有许多相似的地方。质疑论文为： “ Evidence for the Likely Origin of Homochirality in Amino Acids, Sugars, and Nucleosides on Prebiotic Earth . ” 自从该文 2012 年 3 月 25 日在 JACS 网站发表 (DOI: 10.1021/ja3012897 ) 之后，就引来不同的质疑声。对于 Ronald Breslow 教授关于生命起源的推测，最早提出质疑的是美国化学会新闻办公室 2012 年 4 月 11 日发布的新闻，随后有多家媒体也转发了这条信息，也有人在自己的博客中对此进行了评议。更严重的是 , 有人在个人博客发帖子评议 ACS 新闻发布信息的同时，其中的一个人注意到 Ronald Breslow 教授在以前不同时间发表的论文，竟然与其遭到质疑的论文有难以想象的相似之处，其一就是 Ronald Breslow 教授 2010 年在《四面体快报》（ Tetrahedron Letters ， DOI: 10.1016/j.tetlet.2010.08.094 ) 发表的论文；紧接着，《自然 - 化学》（ Nature Chemistry ）的总编辑 Stuart Cantrill 在他自己的微博中指出， Ronald Breslow 在 JACS 发表论文的观点，大部分是其 2011 年在《以色列化学学报》 ( Israel Journal of Chemistry (DOI: 10.1002/ijch.201100019 ) 已经发表过的论文中观点的重复。许多与化学有关的博客如 Pipeline 和 ChemBark 等也参与到此问题的讨论之中。美国化学会制定的“ 化学研究出版之道德规范（ Ethical Guidelines to Publication of Chemical Research ） ”明确指出：对于作者原封不动、逐字逐句或者近似地转抄他 / 她人或者自己的作品，而未注明出处的作法是不能接受的。美国化学会出版委员会主席 Brian Crawford 认为：对于剽窃的指控 , 其中包括自己剽窃自己的成果而不加标注的情况。鉴于这种情况， JACS 编辑部已经将 2012 年 3 月 25 日在 JACS 网站发表的论文 (DOI: 10.1021/ja3012897 )删除，点击DOI链接到网站（也可能根本无法链接到网站），我们可以看到这样的提示： This article was removed by the publisher due to possible copyright concerns. The Journal's Editor is following established procedure to determine whether a violation of ACS Ethical Guidelines to Publication of Chemical Research has occurred. Ronald Breslow 是美国国家科学院院士，美国化学会的主要人物之一，也是美国化学企业界的泰斗。他在 1996 年担任过美国化学会主席， 1999 年曾经获得过美国化学会的最高奖项 , 即普里斯特利奖章 (Priestley Medal ） ,1991 年获得美国国家科学勋章 ( National Medal of Science ) 。 Ronald Breslow 教授是在过去 75 年里，美国化工新闻（ CEN ）中 75 个顶尖化学家之一，在特殊性质新分子设计、合成及研究方面做出过突出贡献，并赢得了众多的科学奖项。他成功地合成了环丙烯阳离子；最简单芳香体系和第一个非六电子环的芳香化合物；酶催化领域的研究涉及远程功能反应的开发及仿生酶的合成开发；建立了反芳香性现象；发现了维生素 B-1 在生物化学反应中化学机理等，发表论文近 400 篇。但是，到目前为止， Ronald Breslow 还不没有回应此事。这次论文涉嫌袭遭到质疑并非首次，有人列举了 20 世纪 90 年代初的几篇被质疑的论文如下： Fredric Menger and Albert Haim, Struggles to Correct Published Errors. Nature 1992, 359, 666.(22 October 1992). F. M. Menger, The Negative Rate Constants of Breslow and Huang. J. Org. Chem., 1991, 56 (22), pp 62516252 Albert Haim, Imidazole Buffer-Catalyzed Cleavage and Isomerization Reactions of Dinucleotides: The Proposed Mechanism Is Incompatible with the Kinetic Measurements. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 8384. Ronald Breslow 的JACS文章【点击下载被JACS删除的原文 amino_acid.pdf 】or http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=437346do=blogid=564773 相似论文： 2011 “Evidence for the Likely Origin of Homochirality in Amino Acids, Sugars, a.pdf 2011 Formation of L Amino Acids and D Sugars, and ....pdf

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《不惑一梦》第二十章

热度 2 lao2004 2012-4-21 16:46

魏民道彻彻底底被威子镜神奇迷住了，吃饭喝水也要观察威子镜里巨人身体的变化。他兴趣很高，细致观察不留遗漏，边看边想，凭着多年阅历再结合智能系统查阅知识，一会儿时间所学所知胜过活了半辈子。身体确实是一个战场，细胞细菌混战不休，这与宇宙光明黑暗争斗不休一模一样，赤裸裸的，接受也好、痛恨也好，它是世界的本质。身体也确实是一个电动机器，这与机器人工作原理一模一样。从大脑开始，凹凸错落的核桃山和圆索状髓桶内三层外三层保护严密，里面电冲动此起彼伏，晶光闪亮，沿着一把把巨扇展开，信号在其中穿梭，一根根、一节节、一匝匝交错，亿万信息受激发、反应、处理，反射。核桃山是司令部，水母、珊瑚、海星在电波中浪涌，它们是神经细胞，灵动迅捷，电闪雷鸣。造物主是科学的先行者，机器人根本不能比拟。心脏是泵的太阳，红艳艳光耀全身，不知疲倦泵动。人心是肉做的，让人难以相信，一年能跳动四千万次，是怎样的精钢能有如此坚硬，滴水不穿，经得起这样的磨炼！心脏坚强的博动，战鼓雷动，驱使着红细胞、白细胞、血小板，汇成红河、蓝河，奔流不息，给人于力量，给人于斗志，完美且动力十足。动力全来自能独自发电的鹅卵石般窦房结，发出有规律的电流，不间断擂动，输送营养到达全身各处。身体各项活动的本源全在于电流运动。电，宇宙早已有之，身体早已有之。生命起源再清楚不过：正是因为有了电子的运动，又有了适宜生命存在的水环境，无机体才能质变为有机体，从此有了生命，水是生命之源，电是生命之母！观察威子镜里的巨人身体，能很直观理解身体各系统功能和作用肌理，大半天就把身体和生命科学知识掌握了七八九，甚至触类旁通明了很多道道。比如，人类为什么如此在意于保护物种多样性，答案也许是这样的：人类身体就是一个各种生物的集合体，它们相生相克共同生长，多一个物种，就可能多一种进化的选择，如同多一个朋友多一条路一样道理。实际上，我们的身体不是一个单纯的个体，而是一群生物的集合体，用学术语言就是“超级有机体”。我们也可以说不是人类，而是人类和微生物的结合体，这个结合体中，微生物占多数，微生物与人体细胞的比例为九比一。人的一只手掌上就有百万种细菌，许多是有益，或者至少无害的细菌。人类的基因组只有两万多个，比理论上要维持人体正常功能所需的基因数量少得多了。相比之下，人体内的细菌携带有三百万种基因。在长期的进化过程中，人体把许多“业务”外包给了体内的微生物，如肠道里的细菌可能帮助分泌一些酶帮助消化等。观察威子镜里的巨人身体，很容易就能区别细胞和细菌，能看到很多细菌参与人类消化和吸收系统活动，有的成了武装力量，帮助绞杀敌对细胞，它们进行的完全是一场混战。这样很容易可以理解，为什么药物能够轻易抑制炎症，使身体恢复健康。药物的作用就是有针对性削弱敌对细胞细菌的战力，让身体卫士和其它细菌能够在敌对力量无法发挥最大威力时把它们围剿。形状各异、大小不同的微生物，像蝌蚪、蚂蚁、线虫，球形、圆柱、螺旋形，有鞭毛、菌丝，争先恐后塞挤于关节、骨骼、内脏以及身体组织细胞之间，它们的作用又有点像是无所不在的海绵絮，保护着身躯细胞，缓冲彼此之间的强烈碰撞，避免因动作生硬造成的疼痛和伤害。所有的微生物已经与身体细胞共存共生了，它们不断分裂、挤进细胞间隔，蚂蚁般互相追逐、包围、剿灭。它们使本当粗糙的皮肤看上去更加柔滑美观。威子镜前，空气中的微生物也能看得一清二楚，它们在身体内外进进出出，一些无法进入身体内部的大个头者，时刻等待着可乘之机，灭我之心不改。魏民道看得心怦怦跳，不得了，镜子里红艳的心脏一张一缩加快了很多，红色的液体冲进了大动脉，并向成片的支流推进，从心房一浪一浪地涌入心室，不断循环；看得紧张处，不由长吸了一口气，胸腔快速扩张欢快畅通，所有的细胞细菌争先恐后舐舔气管里的氧分子；看着它们如此愉悦，魏民道又多吸了几口，身体的细胞精神倍增，一个个精神饱满豪饮着红色液体，废物废气被带来时，红色的液体变得沉静些，几个循环，心脏又平缓起来了。魏民道觉得有些口干，顺手倒了一怀水，边吮着水边端详细胞细菌，咦，水一到身体食管，沿途的细胞细菌也争先恐后一亲芳泽，喝了水的细胞细菌活力不一样，挤撞更加有力神气。魏民道多喝了一些，水慢慢到达了胃部和肠部，肠壁一遍遍吸收淹到的水分子，它们的胃口更大，一杯杯下去，来者不拒。继续喝着，终于，胃里有了一些剩余，红色的液体有些东西噌了出来。魏民道思考，这当是水量超过的症状了，停止了喝水，一切很快好了起来，心情舒畅了。魏民道走动时，无意中看到了细胞与细菌欢畅的活动景象，更多的水分子和氧分子来到它们身边，细胞细菌在身体运动时可以获得了更多的营养，被挤在外围的它们也获得机会，更均等了，这证明了生命在于运动的道理，很是实在。观察威子镜里的巨人身体，进而思之，很容易就能懂得生命轮回不止的奥秘。光明与黑暗的战争一定会擦出火花的，电子的运动一定会有机会促成了无机世界向有机生命世界的变化，只要有适宜有机生命存在的环境，生命就可能诞生并不断向高级进化，宇宙永恒，生命却因苛刻环境，不断重复着生生死死，一次又一次轮回。观察威子镜里的巨人身体，感觉镜子里更像是了个科学巨人，对着它，沐浴于科学真心实意中，如此泄漏春光之景致，那种清爽奇异感觉可以虏人之情，俘人之喜，夺人之爱。一会儿宇宙星辰，一会儿细胞细菌，一会儿光子威子，魏民道对于科学的兴趣越来越浓，贪多难烂过犹不及，头脑越转越快被绕得迷迷糊糊。上一章下一章

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微博：演化真的没有方向吗？

热度 7 xcfcn 2012-4-7 20:58

似乎主流界都倾向于整个地球的演化没有方向，但是也有一些物理学出身or/and基督教身份的生命科学家认为演化是有方向的。我个人从分子机理的角度觉得演化绝对是有方向的！这个问题很重要。大家感兴趣的就有两个问题。 1、生命起源是怎么产生的？现在在世界的某个角落里是不是也正在发生从无生命物到生命物的伟大转变？如果你认为演化没有方向的话，这个问题就是无解的。作为准备研究生命起源的科学家，我坚信我们可以重演生命起源。 2、黑猩猩可以进化成人类吗？也就是说《人猿星球》的故事可不可能真实再现？记得以前王德华老师专门写过文章，认为是不可能的。但是如果你认为演化是有方向性的话，那么人类灭绝之后，黑猩猩是完全有可能演变成人的！在我看来，演化是否有方向性似乎是一个哲学/信念问题。跟科学的关系反而不大。欢迎大家讨论！进一步阅读：王德华：现在的猴子还能变成人吗？

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“超级演化理论”的故事，及媒体和科学传播

热度 9 book 2012-1-30 13:31

现在的科学界，每天有无数的新论文发表。如果一篇论文要想引起同行或社会的关注，除了得是重大科学突破或有争议的话题，还有很重要的一点是媒体介绍。期刊本身其实也可以看做一种媒体（媒体就是信息传播的媒介），只是这种媒体在同行中才更加流行。对于社会大众来说，则是通过网络、电视、报纸、杂志等获得信息。尤其当今的网络年代，如果一项研究获得重要科学网络媒体的推介，肯定会引起更多的关注。对于期刊论文来说，同行们自可以评判其质量优劣。但对于传达给社会大众的科学信息，则非常依赖于科学媒体或者信息提供者的素质。我下面要介绍的是最近几天发生的两件事，也可以说是一件事儿：一是最近有美国研究者提出“超级演化理论”；二是这个理论被网络媒体报道后所引起的科学家的反应，及对科学传播的讨论。我查了一下，还没有中文内容介绍这件事儿。我相信后面肯定还会有更多关于这件事儿的讨论，不管在国外还是国内。 “超级演化理论” 地球上生命的早期起源一直是个谜。生命系统如何维持其有序性和复杂性，也一直是个有意思的问题。生命早期起源最初两个关键的环节是：如何从无机物到有机物再演化出复杂的生物大分子，以及如何演化出具有生命活力的原初细胞。所以其实，生命起源和生命复杂性的演化，不仅是生物学问题，也是化学和物理学问题。关于生命的早期起源，有几个相对靠谱的假说，比如地外起源（生命起源于宇宙中地球之外的某个地方，之后到达地球）、 1920 年代提出的原生汤假说或者叫奥巴林 - 霍尔丹假说（早期地球的大气环境使得有可能经由紫外线或闪电在海洋中产生有机化合物如氨基酸；比如我们课本上曾学过的 1952 年的尤里 - 米勒试验）及其变种、深海热泉说、 RNA 世界假说（认为地球早期环境中即存在可以自我复制及催化的小 RNA 分子），当然还有其他一些不那么被熟知的假说。至于非常早期的自然发生说和神创论，前者已被巴斯德等人证实不正确，后者不在我所说的靠谱的范围。虽然这些假说都有或多或少的证据支持，但它们仍不能解决生命早期起源的问题。 2011 年 12 月 23 日，一本新成立的 Open Access 期刊， Life ，在其有关生命起源的专刊中发表了美国 Case Western Reserve University 助理教授 Eric Andrulis 的一篇题目为“ Theory of the Origin, Evolution, and Nature of Life （生命起源、演化和本质的理论） ”的长论文。该论文有 105 页，其中正文占 65 页，文献占约 40 页（ 800 条）。 Andrulis 所关注的问题，正是上面提到的“终极问题”：生命起源和复杂性的演化。他指出前人的假说都不能够解释这些问题，他创造了一个基于“螺旋模型”或“旋回模型”（ Gyromodel ）解释“生命起源、演化和本质”的理论，还提出了很多新的名词和定义。他指出，“该理论的中心思想是，所有物理现实包括非生命界到生命界、微观世界到宏观世界，都可以用一个具有类似生命特性的几何图形即“旋回”或“螺旋”（ Gyre ）来表示。这个旋回模型可以描述基本粒子、宇宙天体、原子、化学物质、分子、量子化信息系统、能量、以及物质的基态和激发态变换等的时空行为和特性。奇点本身可以被表示为一个“旋回”（ Gyre ）。” 旋回模型的示意图如下。 (Cited from: Andrulis, 2012; Figure 6) Andrulis 在论文中说他的理论基于“旋回”这个“简单的并且非数学的核心模型”，可以用来解释大部分自然现象比如量子引力、水的相变、为什么 CHNOPS 等元素在生命系统占主导、糖和氨基酸的手性、细胞膜流动性、三联体密码、 DNA 突变等等。我想大家都知道无机物和有机物及“活”细胞的区别（当然，你可以说是在现在的科学范式下）。不过， Andrulis 博士认为他的理论揭示了：“ 地球，或者说物质，任何天体的、物理的、化学的、及分子系统，都是活的；也就是说，他们等同于生命。 ”当然，也支持了盖亚学说。不过，这样的话，全世界的科学家从事的研究都可以叫生命科学了。科学网上常有个叫老修的同志，在任何有关进化的博文后面留言，宣称他自己所创的无机物也是生物的理论，这不， Andrulis 博士已经正式发表了这样的观点。 Andrulis 还说他“提出的是第一个并且唯一的涵盖了从量子到活细胞的生命（演化）科学理论，这个理论是独一无二的。”多么劲爆的说法！正是由于 Andrulis 如此评价他自己的工作，并且他认为这个理论能够解释一切，我才将他的理论称为加引号的“超级演化理论” （演化应该可以涵盖起源和生命本质）。当我跟加州大学的合作教授聊起这件事儿时，他和我的看法一样，就是：如果某个理论宣称能够解释一切，那么这个理论可能什么都解释不了。不过，我非常支持任何系统的观点或假说能够被发表，引起大家更多地思考和讨论。很抱歉不能引入过多的细节，一方面因为他的论文太长，基于他创造的 100 来个新名词组装的理论，得如何介绍啊；另一方面大家如果大家对细节感兴趣可以去后面附上的链接下载原文阅读。还希望不同领域的各位老师看了之后表达你们的观点，让大家对不同方面有更多的了解。我之前在博文《进化论不是科学吗？》中提到：“进化论自己也没法告诉大家最早的生命到底是怎么来的”，“正如 Popper 所说的科学并不能够或有必要回答终极问题，比如存在。最早生命的起源现在看来或许可以归为一个终极问题，还没有最终的证据，创造论者或攻击进化论者好像很洋洋得意他们抓住了这个“辫子”，但他们能给出答案吗？其实有关生命早期起源，也已经有越来越多的关键环节的证据，比如 Lynn Margulis 为代表的内共生学说的研究”。我的意思是，生命早期起源无疑是个重大的问题，但不是那么简单能够解决的，需要不同学科一个系统的思考和众多的证据。也不是今天 Science 或 Nature 发了一篇有关论文，媒体就要用“证明了生命早期起源”之类的题目来报道。有时候，我们带着承认解决不了某些问题的心态，倒可能更容易解决那些问题。媒体和科学传播前面提到，这篇论文发表于 2011 年 12 月 23 日，差不多一个月前。但文章发表刚开始并没有引起多少关注，可能因为论文所发表的杂志（ Life ）不是什么有名刊物，只是个新的开放期刊。 2012 年 1 月 26 日，美国科学促进会（ AAAS ）所支持的科学新闻网站 EurekAlert 报道了 Andrulis 的理论，新闻稿由他所在大学（ Case Western Reserve University ）提供。当然，是一篇正面报道，赞扬“该无可比拟的理论统一了物理学、化学和生物学，以及量子论和天体力学”，“挑战了传统观点”。就在这篇新闻发布的同一天，加拿大圭尔夫大学（ University of Guelph ）的进化生物学家 Ryan Gregory 在其博客 Genomicron 发布了一篇批评博文，说他一直不喜欢媒体的夸大其词、误导或陈腔滥调，但这篇新闻稿是他看过最夸张的一篇，并且该报道居然出自一所美国大学。在他博文后面的留言以及他自己后来的更新里，大家都觉得与 Andrulis 的论文相比，新闻稿倒是小巫见大巫——更低调了。甚至就连支持“智能设计（ Intelligent Design ）”的博客 Evolution News Views （发现研究所），也在 26 日发表文章嘲笑 Andrulis 的论文，对他提出地球等同于生命以及过分简单的“画几个图”的方法提出批判。 1 月 27 日，另两篇博文讨论了这件事情。其中一篇题为“ How the craziest f#@!ing "theory of everything" got published and promoted ”（ f#@!ing 是哪个词，你懂的）。博文作者们讽刺的称该理论为“ non-mathematical Theory of Everything （万用理论）”。博文作者对期刊和媒体责任进行了讨论，认为： 1 ） Life 期刊在同行评审执行方面力度不够； 2 ）一些科学新闻媒体，如 Science Daily ，也没有能够尽到足够的责任； 3 ） Case Western 大学新闻办公室，居然会宣传如此敏感和不确定的研究。后来，作者的博客更新说 Science Daily 网站已经删除了报道。 EurekAlert 网站仍然有该大学的新闻稿，见上面链接。对于媒体和科学传播，对于这个事件，我很赞同这些独立博客作者的评论，但我也有一些不同的看法。首先，我觉得期刊也要敢于发表（同行专家也要敢于支持）一些比较激进的观点，有时候一个不成熟或不正确的理论或观点，也会促进科学界的讨论和对问题的理解。当然，这种时候同行专家和期刊可以采用比如注脚的形式注明对文章的观点持保留意见。科学家同行们也应该多进行自主的科学传播活动，比如利用博客表达自己对类似问题的看法。而对于大众或公共媒体来说，当然应该将正确的信息传达给社会公众，但也要报道一些科学问题争论的情况（正面的反面的），在报道这样有争议研究的时候，媒体一定要有充分的分析，比如可以采访有关领域的专家，可以等全面的整合了相关信息之后再发布，尽量做到客观的将信息呈献给公众。相关链接（可以按从上到下的时间顺序阅读下面几个链接）及 Andrulis 的论文： A seriously cranky press release . Life: Explained. Oh, Now We Understand . （ Discovery Institute ） The comparison to jabberwocky is inevitable . How the craziest f#@!ing "theory of everything" got published and promoted . Eric Andrulis. 2012. Theory of the Origin, Evolution, and Nature of Life . Life 2: 1-105. ( PDF link )

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互联网启示录-从生命起源到智慧宇宙的进化全景图

热度 1 liufeng 2011-9-5 00:06

前言：用27张图，描绘从数十亿年前生命诞生，到数十亿年后智慧宇宙（宇宙大脑）形成的整个过程。这是达尔文进化论与互联网进化论结合后产生的有趣结构，可以看出，大自然的动力并不希望人类毁灭，人类的确存在终极目标，但至少还需要数十亿年才能完成。我们知道达尔文进化论已经得出一幅从生物起源进化到人类的示意图，大体路径是生命形成---细菌，蓝藻---三叶虫---鱼类---两栖，爬行动物---哺乳动物---古猿---现代人类。我们在2005开始提出的互联网进化论中提到，互联网将从一个不完善的组织结构进化成与人脑高度相似的组织结构，2007年我们共绘制了10幅图介绍互联网如何一步步进化成互联网大脑的完整结构。同时，我们认为互联网虚拟大脑在时间上结构不断成熟，在空间上范围将不断扩张，如果人类能够侥幸进化到无穷时间点，将会出现什么情况？从1969年，互联网诞生以来，它的膨胀式发展早已跨越了地球的范围，月球，火星上的无线操控设备表明互联网的触角已经在太阳系中蔓延。合乎逻辑的推论是，随着时间的流逝，人类的发展将使互联网的范围扩大到银河系，本星系群，室女座本星系团，在无穷的时间点上，最终蔓延到整个宇宙，面对未来，智慧太阳系，智慧银河系，智慧本星系群，智慧本星系团，智慧宇宙（宇宙大脑）将会一个一个的出现。我们曾经用8幅图描述了互联网在空间扩张的过程。如果我们将达尔文进化论的生物进化图与互联网进化论的网络进化图结合起来，将会形成一个从生命起源到智慧宇宙的进化全景图。这幅图一方面提示我们大自然的动力并不希望人类毁灭，人类的确存在终极目标，但至少还需要数十亿年才能完成。另一方面也提出一个问题，生命进化的终点是不是就是智慧宇宙或者宇宙大脑。

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土卫六的天体生物研究,意义重大

chenzhao 2010-12-16 08:41

一、生物起源的疑难　　我们可以把生物学的重大问题归结到四个方面：　　这四大基本问题是：生物的基本结构、生物的演化、生物的遗传和变异、生物的起源。　　19世纪施莱登－施旺的细胞学说，初步了解了除病毒生物体外的生物基本结构。细胞学说的不断完善和生物生理学的发展，特别是分子生物学的进展，人们对生物结构与功能的认识日趋深化。　　达尔文奠基了现代进化理论，经过现代遗传理论的重新塑造和细化，基本回答了生物是怎样演化的问题。　　19世纪末~20世纪初，孟德尔、摩尔根等人奠基了经典遗传理论。20世纪50年代发现了DNA双螺旋结构，遗传生物学的蓬勃兴起，又揭示了生物遗传和变异的秘密。　　目前，四大基本问题中，最难以解答的是生物起源问题。虽然Muller、奥巴林等人以及无数学者做了大量的工作，但是，物质从非生命变为生命的详细过程仍然没有得到公认的圆满解答。　　其中最为难以解释的是前生命的化学进化环节。除了种种研究上的不便之处，例如：原始生命种类的灭绝，原始环境的难以模拟，以及生命起源的耗时无法在实验室条件下模拟，....之外，又有一个特殊的困难：从演化生物学我们知道，已知的所有生命都有共同祖先，也依赖于基本相同的化学结构（大约20多种氨基酸），因此，人们的研究材料仅限于地球这一特殊环境下的一类特殊生命，而地球的物理化学条件有自身的特点，不能任意推广，更不能轻率地回答生命起源是否是在物理化学条件都具备时自发发生的这个问题。二、21世纪的重大科学任务：基本解答生物起源问题　　首先，自从进化理论把生物学确定为真正的科学（恩格斯语）以来。19世纪和20世纪，如前所述，生物学都取得了极其重要的进展。21世纪曾被认为是生物学的世纪；目前，无论是全球气候变化、新能源、新材料，医药工程，生命科学都在其中扮演着极其重要角色，在此背景上特别需要强调基础研究。　　我们知道并非所有的基础研究都产生技术飞跃，但是所有的技术飞跃无不源自基础研究　　如果我们不愿意看到科学停滞，那么21世纪生命科学没有理由不夯实基础理论，去回答那些意义深远的问题。从而为人类科技进步和学科自身发展，未来的持续发展奠定基础。　　其次，20世纪末到21世纪初，全球人类精神生活中的显著问题是：伴随着现代化的扩大与普及，焦虑，抑郁情绪不断上升。后果是，宗教组织参与人员不断壮大，宗教思潮开始复兴。　　　　我们承认科学与宗教同为人类文化宝库中的重要组成部分，但客观的审视历史，科学的诞生与维系，科学的生物理论发展无不是在与宗教的思想斗争中成长起来的。从历史的角度来说，科学与宗教围绕着物质运行规律、生物演化等问题的思想斗争，从整体上促进了人类文明的进步以及现代社会的形成。鉴于宗教一直力图解释生物起源的问题，如果科学在这方面无所作为，产生的严重后果将在几代人之后逐步显现出来。新的科学发现往往伴随着新思想的传播与普及，对人类社会的政治、哲学、文化诸方面产生重要的积极影响。三、土卫六比火星更适合作为生命起源的研究对象。　　根据对ALH-84001火星陨石的研究，以及欧空局，俄罗斯等进行的生物舱外暴露实现证明，内太阳系中微生物随陨石迁移是有可能的。种种迹象表明，由于早期太阳系陨射非常频繁，火星生命和地球生命可能存在着微生物层面上的相似性。因此，即使在火星上找到历史的或现存生物，也仅能证实生命在非特定环境下生存的分布普遍性，而无法证明生物起源是否是在合适的物理、化学等因素作用下自发与必然的结果。由于内太阳系陨石交换可能性很高，生命究竟是在火星，金星，地球哪一颗行星上单一起源，或者共同起源，可能不得而知。要通过彻底的研究完全独立演化的其它生命形式，从而寻求生命起源的答案，可能需要在火星之外另辟蹊径。除火星外，在太阳系内，木卫二、土卫六、土卫二是被认为最有希望存在地外生命的三颗行星级天体。尤其是木卫二和土卫六它们虽然为类木行星的卫星，但从质量、体积方面与矮行星相当，同时在地质上属于类地行星级天体。其中土卫六的独特性在于，太阳系唯一具有稠密大气层的卫星，太阳系内除地球外唯一拥有现存液体表面海洋/湖泊的类地天体。最近，美国加州理工/NASA 喷气推进实验室发布一篇新闻，探讨土卫六上可能的生物化学机制加热了表面并消耗乙炔。可能存在的土卫六生命，如果有，将是以碳氢化合物-液态甲烷/乙烷溶剂为新陈代谢的基础，同时为了维持一定的化学反应速率，拥有难以想象的高效生物化学催化物质。与内太阳系以水和蛋白质为基础的生命存在本质上的不同，互相不能在对方环境下生存。因此，可能存在的土卫六的生物将是与地球完全不同的独立起源生命，如果存在的话，将大大推进我们对生命起源的理解。四、土卫六航天器任务：虽昂贵但可行，具有难以估量的价值　　在基础科学没有突破的前提下,当前人类的航天技术,只能实现太阳系内的行星际往返航行。（恒星际航天器要实现往返飞行面临现有技术上的工程学不可行。）这意味着，现阶段要了解生命起源的重大科学问题，只能考察太阳系内的天体。最理想的探测方式是由无人探测器执行采样返回任务，其次为无人着陆器就位考察方法。目前，已经实现了对月球、小行星丝川（Iotawa）、彗星Wild 2的采样返回任务。正在规划（无人）火星采样返回任务。　　土星的轨道半长径达9.54AU, 迄今只有5个航天器实现了对土星的考察，其中前四个均为飞越式，美国与欧洲空间局的1997年发射的卡西尼号探测器正在环绕土星的大椭圆轨道上执行考察任务。2004年，欧洲空间局惠更斯探测器着陆土卫六，在下降和着陆过程中发回了土卫六实地的许多观测数据。这充分证明了，在现有经济、技术条件下，对土卫六执行无人探测器的就位勘测是可行的。遗憾的是，由于卡西尼探测器的轨道设计、任务目标关系，惠更斯探测器仅使用了化学能电池，结果是在土卫六表面仅工作了十几个小时就由于电源耗尽而失效。未来的土卫六采用漫游车或者固定着陆站方式，以同位素电池作为电源，将带回详尽的多的信息。　　对土卫六规划无人航天器的采样返回，对研究生命起源具有非常重要的意义。　　

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[转载]有趣的进展-----催化剂与生命起源

热度 1 xyp861 2010-9-8 10:40

第一眼看到这则消息，眼前一亮，感觉这是一个大胆而激动人心的猜想。从小就想: 科学是解决有意思的问题，找到自然的钥匙。后来求学经常为繁复的公式，汗牛充栋知识所累，常常是让人望而生畏，而很多时候这些知识与神奇的自然现象又差的太远。我总偏执地认为科学应该有浪漫主义色彩，同时也应该有实际神奇的功效，否则就是干瘪的。此文给了好多启发，希望这个方向能吸引大量科研人员，是以为记。果真过渡元素催化剂在生命起源起了很大作用，那么它在生命体中也将不例外的起到很大作用。人们如果弄清其机制，并加深过渡元素金属在生命过程中所起作用的理解，那么这将对治疗许多疾病起到关键的作用。例如，人体中含有的微量过渡元素都到底怎么样起作用，以及对人体各种功能的实现有怎么样的贡献。然后，设计和控制这个过程去做理疗。也许那个时候治病就如修车（有点科幻）。过渡金属催化剂或促成生命起源要解释生命如何在地球上出现这个悬而未决的大问题，就像是回答先有鸡还是先有蛋的悖论：诸如氨基酸和核苷酸这样的基本生化物质，是如何在生物催化剂（蛋白质或核酶）出现之前而完成其构造的？在最新一期《生物学通报》（The Biological Bulletin ）上，科学家发表论文指出，或是第三种类型的催化剂启动了深海热泉中的新陈代谢以及生命。根据美国乔治梅森大学的哈罗德莫洛维兹和维加亚萨拉斯斯里尼瓦桑及圣达菲研究所的埃里克史密斯提出的模型，包含过渡金属元素（铁、铜、镍等）和配体（小有机分子）的分子结构，可以催化基本生化物质（单体）的合成。单体是更加复杂的分子的基本构造模块，最终导致了生命的起源。莫洛维兹表示，在过去的50年里，生命起源理论研究中一直存在着一个大问题，那就是你需要大蛋白分子作为催化剂来形成单体，但你又需要单体来制作催化剂。对此问题，莫洛维兹提出的解释是，可从这些小的金属配体催化剂入手，从而制造出用以形成大蛋白催化剂的单体。过渡金属原子作为金属配体复合物的核心，必定被其他配体包围着。莫洛维兹和他的同事提出，深海热泉中简单的过渡金属配体复合物可催化产生更复杂分子的反应。之后，这些日益复杂的分子在效率越来越高的过渡金属配体复合物催化剂中扮演着配体的角色。渐渐地就累积起了新陈代谢的基本分子成分，并自我组织起奠定生命基础的化学反应网络。莫洛维兹说：我们曾经认为，如果我们了解了碳、氢、氮、氧、磷、硫在做什么，我们就理解了生物学。但是，我们现在发现，还有一些其他罕见的元素过渡金属在生物学中也是必需的，因此，我们必须要问，它们在生命起源中又发挥了怎样的作用？莫洛维兹目前正在列出构成了地球上大部分生物质的元素清单。研究人员指出，生命形式的出现是过渡金属和配体场论独特性的自然结果，该理论描述了配体复合物的特性。莫洛维兹说：这种思想发端于对元素周期表的研究。我们强烈地感到，除非你能看到生命是如何以某种化学方式出现的，否则你永远无法真正地解决这个问题。莫洛维兹和他的同事们正准备用实验方法来测试以不同配体制成的过渡金属配体复合物的催化性能。配体已知会和过渡金属紧密结合，包括在三羧酸循环过程（许多微生物所必需的一系列生化反应）中产生的分子。莫偌维兹表示，他们认为生命始于三羧酸循环，同时有证据显示，在深海热泉的环境中有循环的中间物质形成。科学家计划用这些中间物质分子与不同的过渡金属混合，将它们加热到不同温度并维持相应的一段时间，然后检查会有何种催化剂产生。这类实验有望帮助了解在奠定生命基础时，究竟发生了何种催化反应。该假说还提出了生命的出现也许不止一次。研究人员表示，生命也许有多次起源，如果能在宇宙其他地方发现生命，这些生命和人类生命也许非常相似，因为它们与人类都是基于相同的过渡金属和配体。目前，这还只是个猜想，不过这或许会成为生命起源研究的核心观点。（来源：科技日报毛黎/冯卫东）

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生命起源国际研究的历史与现状 1898 - 2010年

xupeiyang 2010-9-7 08:55

最新研究论文 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2010/9/237143.shtm 生命起源有了新假说历史文献 THE NATURE, ORIGIN AND MAINTENANCE OF LIFE PMID: 17813516 Related Articles Authors: Scefer, E A Journal: Science (New York, N.Y.) , Vol. 36 (923): 289-312 , 1912 http://www.gopubmed.org/web/gopubmed/1?WEB0ao08gpfq9u63IiIxI0 Origin of Life or Biogenesis 23,935 documents semantically analyzed 1 2 3 4 5 Top Years Publications 2009 1,923 2008 1,790 2010 1,717 2007 1,665 2006 1,475 2005 1,297 2004 1,166 2003 1,028 2002 946 2001 875 2000 798 1999 692 1998 679 1997 601 1995 548 1996 498 1994 458 1993 449 1992 411 1991 382 1 2 3 4 5 1 2 3 ... 7 Top Countries Publications USA 7,148 Germany 1,513 France 1,314 United Kingdom 1,288 Japan 1,093 Canada 777 Italy 696 Netherlands 572 Spain 565 China 536 Australia 401 Switzerland 376 Israel 360 Sweden 307 Belgium 201 Denmark 201 South Korea 176 Brazil 171 India 168 Austria 162 1 2 3 ... 7 1 2 3 ... 71 Top Cities Publications Paris 369 New York City 362 London 307 Los Angeles 263 Boston 254 Tokyo 236 Bethesda 224 Philadelphia 203 St. Louis 198 Baltimore 192 San Diego 185 New Haven 184 Heidelberg 177 Amsterdam 172 Madrid 168 Montreal 167 Munich 153 Toronto 148 Berkeley 137 Houston 134 1 2 3 ... 71 1 2 3 ... 186 Top Journals Publications J Biol Chem 956 Proc Natl Acad Sci U S A 573 Orig Life Evol Biosph 483 Nature 326 J Cell Biol 316 J Bacteriol 308 Biochim Biophys Acta 298 Science 249 Mol Microbiol 238 Mol Cell Biol 227 Orig Life 213 J Mol Evol 212 Mol Biol Cell 202 Embo J 199 J Cell Sci 179 Plant Physiol 177 Biochem Biophys Res Commun 168 Febs Lett 154 Biochem J 152 J Virol 144 1 2 3 ... 186 1 2 3 ... 2019 Top Terms Publications Biogenesis 15,233 Humans 9,888 Proteins 9,246 Animals 8,614 Genes 6,020 Membranes 3,957 membrane 3,932 Mutation 3,253 Patients 3,210 Adult 2,823 RNA 2,519 Evolution 2,427 Mice 2,367 mannosyl-oligosaccharide 1,2-alpha-mannosidase activity 2,356 DNA 2,326 Amino Acid Sequence 2,282 Enzymes 2,281 Metabolism 2,265 metabolic process 2,176 Membrane Proteins 2,045 1 2 3 ... 2019

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“人造生命”成功的迷惑

xu782219 2010-5-30 16:12

人造生命成功的迷惑 9 天前， 2010 年 5 月 20 日美国《科学》杂志报告说，美国 J 克雷格文特尔研究所的研究人员人工合成了一种名为蕈状支原体的细菌的脱氧核糖核酸（ DNA ），并将其植入另一个内部被掏空的、名为山羊支原体的细菌体内，获得新生命，并在实验室培养皿中繁殖。这是第一个完全由人造基因指令控制的细胞。领导研究的克雷格文特尔说：这是第一个人造细胞，这是地球上第一个父母是电脑、却可以自我复制的物种。美国宾夕法尼亚生物伦理学家阿瑟卡普兰在《自然》杂志上评论说，文特尔的成果终止了有关生命的存在是否需要特殊力量或能量的争论。在我看来，这使它成为人类历史上最重要的科研成果。文特尔首次合成单细胞生物的实验，说明生命是可以被造出来的，而且他们是人类首次合成生命者。既然生命可以被造出来，又可以肯定地说以前的生命不是被人类造出来的，那么，最初的生命是哪来的？如果也是被造出来的，是谁造的？

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建议成立“化腐朽为神奇”化学类圈子—珍惜天上掉“馅饼”的地球村

jitaowang 2010-1-14 14:24

1. 在科学网中化学方面的学者很多，牛博也很多，因此建议成立化腐朽为神奇化学类圈子。圈子的名称仅仅是暂时的建议。 2. 通常经常提醒人们不要相信天上会掉馅饼的，以免上当受骗。但是本文中的馅饼是指提供生命现象出现的能量和条件。至今在整个宇宙的浩瀚星海中只看到有地球村一家能够提供天上掉馅饼的。这馅饼的来源主要是太阳和地球的时空地位。 3. 尽管我们相信还有可能找到更多的类地星球，但是至今还只有地球村一家。值得我们万分珍惜。 4. 即使一旦找到第二个类地星球，还要等到自然进化和自组织出现生命复杂系统的那一天也将是一个漫长的过程。当然也可能比地球村进化得更早更好等等。 5. 无论如何，化学包括环境化学都是自然科学中的一个重要学科方面。

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科学家发现新病毒挑战达尔文生命起源说

xupeiyang 2009-12-13 10:03

2009-12-12 20:27 来源：中国广播网　　中广网北京12月12日消息(记者刘珏)据中国之声《央广新闻》17时48分，法国科学家在变形虫体内发现了一种巨型病毒的新类型，它的基因库里包括来自其他物种的遗传物质，这一发现甚至直接挑战了达尔文的生命起源于共同祖先的观点。关于这种病毒的具体情况，让我们连线中国之声记者董萍。　　主持人：给我们介绍一下这种新型病毒的具体情况。　　记者：科学家把这种新的巨型病毒命名为马赛病毒，它是在单细胞生物阿米巴变形虫体内被发现的，其基因组的组成成分跟其他病毒的DNA有很大差异。它与寄生在变形虫体内的其他巨型病毒和细菌等微生物进行过遗传物质互换，DNA中包含有植物、动物物质、细菌和其他巨型病毒的遗传物质。　　据法国艾克斯马赛第二大学的教授拉奥尔特说，这种病毒是一种全新的类型。而之所以被称之为巨型病毒，是因为这种新病毒拥有36.8万对基本染色体组，是曾被排序的第五大病毒，直径为250毫微米，它的大小几乎与小型细菌差不多，利用常规光学显微镜就能轻易看到。　　主持人：这种病毒会带来怎样的危害，我们又应当如何来应对？　　记者：2008年拉奥尔特发现，为了进行自我复制，这种病毒会故意去感染其他病毒。因为在单细胞生物变形虫体内有一个永久性的创造机制，会不断产生新病毒所需的所有组成部分，再把它们组装在一起，一旦演变成具体的病毒，就会变成病原体，所以变形虫基本上相当于一个新病毒和细菌诞生的摇篮。　　也有人认为，现在对这种巨型病毒还不需要过分担心。因为它的最大威力并非针对地球上的医疗体系，而是挑战地球生命的历史，因为巨型病毒拥有一个在某些方面与人类非常相似的基因组。达尔文曾经提出，生命起源于同一个祖先，对病毒来说，这个说法显然站不住脚。 http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/12/226061.shtm 法国科学家发现新种巨型病毒巨型病毒的结构分析据国外媒体报道，法国科学家在变形虫体内发现一种巨型病毒新类型，它的基因库里包括来自其他物种的遗传物质。法国艾克斯-马赛第二大学(Aix-Marseille 2 University)的迪德尔拉奥尔特(Didier Raoult)说，这种病毒是一种全新类型。拉奥尔特表示，这种被称作Marseillevirus的病毒，其基因组的组成成分跟其他病毒的DNA有很大差异，它与寄生在变形虫体内的其他巨型病毒和细菌等微生物进行过遗传物质互换。变形虫是一种单细胞生物，它可寄生在人类或者动物身上，它相当于新病毒和细菌诞生的摇篮。他的研究成果发表在美国《国家科学院院刊》（ PNAS ）上。迄今为止科学家只发现少量所谓的巨型病毒，第一种是在1993年偶然发现的。跟典型病毒不一样，利用常规光学显微镜就能看到巨型病毒。即使现在人们仍对它们一无所知，不过2008年由拉奥尔特领导的一个科研组甚至发现，为了进行自我复制，这种病毒会故意感染其他病毒。Marseillevirus拥有36.8万对基本染色体组，是曾被排序的第五大病毒，直径达250纳米。这种巨型病毒的DNA包含植物、动物物质、细菌和Mimivirus等其他巨型病毒的遗传物质。拉奥尔特说：变形虫体内有一个永久性创造机制正在继续，它产生了新病毒的所有组成部分，组装成巨型病毒，一旦它们演变成具体的病毒，就会变成病原体。拉奥尔特表示，查尔斯达尔文提出的生命起源于同一个祖先的理论并未预见到这个机制。他说：对病毒来说，共同祖先的说法站不住脚。更多阅读《科学家》杂志相关报道（英文） http://www.the-scientist.com/blog/display/56208/ News: New giant virus discovered Posted by Katherine Bagley View comment(1) | Comment on this news story Scientists have discovered a new family of giant viruses -- created within amoebae, they report in this week's issue of the Proceedings of the National Academy of Sciences . Structural analysis of giant virus Image: Xiao C, Kuznetsov YG, Sun S, Hafenstein SL, Kostyuchenko VA, et al. (2009) The new virus type is uniquely comprised of genes from a variety of origins, including bacteria, eukaryotes and viruses. Amoebae are not an uncommon source of viruses, since their insides are melting pots of viruses and other organisms, allowing viruses to grow into so-called giants by adopting genes from other organisms within the amoebae. Researchers have recognized the potential of amoebae as a source of new viruses for a while, said Patrick Forterre, a microbiologist at the Pasteur Institute in Paris, France, who was not involved with the study. But is the first real confirmation that not an exception... It also means there might be a huge number of diverse giant viruses in amoebae that haven't been discovered yet. Giant viruses were first discovered in the late 1990s, and are characterized by their large particle sizes, typically bigger than 200 nanometers, and genetic complexity. (Medium-sized viruses such as adenovirus and HIV measure closer to 100-200 nm.) This newest giant virus was discovered by Didier Raoult and colleagues the Universite de la Mediterranee in Marseille, France. The scientists isolated the new virus, named Marseillevirus, from Acanthamoeba polyphaga . Phylogenetic analysis of the Marseillevirus revealed several genetic similarities to other giant viruses. It also carries genes obtained from eukaryotic hosts and their parasites or symbionts. Other viruses are commonly alone in their host cell, says Raoult. But because amoebae feed on relatively large particles, over 500nm, they are one of the few organisms that can take in and host a giant virus. And since amoebae are not picky eaters, they typically contain a mixture of organisms. The giant virus adopts genes from the other organisms, including eukaryotes, bacteria and other viruses, that improve function. In the case of the Marseillevirus, genes with defense or repair functions are thought to have come from bacteria; those with metabolic functions likely have eukaryotic and bacteria origins; and those for signal transduction probably stem from eukaryotes, the scientists report. The team's findings led them to conclude that amoebae are melting pots for viruses, said Raoult, enabling viruses to create complex gene repertoires with varied genetic origins. It is unclear whether this new giant virus is pathogenic, but may turn out to be so, said Raoult, because of the virus's repertoire of genes and the capability to resist intracellular killing. Related stories: A virus's virus 相关研究论文： Title: The virophage as a unique parasite of the giant mimivirus. PMID: 18690211 Related Articles Authors: La Scola, B , Desnues, C , Pagnier, I , Robert, C , Barrassi, L , Fournous, G , Merchat, M , Suzan-Monti, M , Forterre, P , Koonin, E , Raoult, D Journal: Nature , Vol. 455 (7209): 100-4 , 2008 Abstract: Viruses are obligate parasites of Eukarya, Archaea and Bacteria. Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV) is the largest known virus; it grows only in amoeba and is visible under the optical microscope. Mimivirus possesses a 1,185-kilobase double-stranded linear chromosome whose coding capacity is greater than that of numerous bacteria and archaea1, 2, 3. Here we describe an icosahedral small virus, Sputnik, 50 nm in size, found associated with a new strain of APMV. Sputnik cannot multiply in Acanthamoeba castellanii but grows rapidly, after an eclipse phase, in the giant virus factory found in amoebae co-infected with APMV4. Sputnik growth is deleterious to APMV and results in the production of abortive forms and abnormal capsid assembly of the host virus. The Sputnik genome is an 18.343-kilobase circular double-stranded DNA and contains genes that are linked to viruses infecting each of the three domains of life Eukarya, Archaea and Bacteria. Of the 21 predicted protein-coding genes, eight encode proteins with detectable homologues, including three proteins apparently derived from APMV, a homologue of an archaeal virus integrase , a predicted primase-helicase , a packaging ATPase with homologues in bacteriophages and eukaryotic viruses , a distant homologue of bacterial insertion sequence transposase DNA-binding subunit, and a Zn-ribbon protein. The closest homologues of the last four of these proteins were detected in the Global Ocean Survey environmental data set5, suggesting that Sputnik represents a currently unknown family of viruses . Considering its functional analogy with bacteriophages, we classify this virus as a virophage. The virophage could be a vehicle mediating lateral gene transfer between giant viruses . Affiliation: URMITE, Centre National de la Recherche Scientifique UMR IRD 6236, Facult de Mdecine, Universit de la Mditerrane, 27 Boulevard Jean Moulin, 13385 Marseille Cedex 5, France . Pubmed MeSH: Animals , DNA Viruses , Gene Transfer, Horizontal , Genes, Viral , Genome, Viral , Open Reading Frames , Viral Proteins Wikipedia: ATPase , Acanthamoeba , Adenosine triphosphatase , Adenosinetriphosphatase , Ameba , Amoeba , Animal virus , Archaea , Archaeal viruses , Archaebacteria , Archaeobacteria , Archaeon , B-DNA , Bacteria , Bacteriophage , Circular DNA , Cistron , DNA , Data collection , Data source , Deoxyribonucleic Acid , Double-stranded DNA , Eubacteria , Gene , Genetic material , Genome , Genomics , Integrase , Optic , Parasites , Phage , Proteins , Respondent , Survey , Survey Methodology , Transposase , Vehicle , Virus Title: Characterization of a trifunctional mimivirus mRNA capping enzyme and crystal structure of the RNA triphosphatase domain. PMID: 18400173 Related Articles Authors: Benarroch, D , Smith, P , Shuman, S Journal: Structure , Vol. 16 (4): 501-12 , 2008 Abstract: The RNA triphosphatase (RTPase) components of the mRNA capping apparatus are a bellwether of eukaryal taxonomy. Fungal and protozoal RTPases belong to the triphosphate tunnel metalloenzyme (TTM) family, exemplified by yeast Cet1 . Several large DNA viruses encode metal-dependent RTPases unrelated to the cysteinyl-phosphatase RTPases of their metazoan host organisms. The origins of DNA virus RTPases are unclear because they are structurally uncharacterized. Mimivirus, a giant virus of amoeba, resembles poxviruses in having a trifunctional capping enzyme composed of a metal-dependent RTPase module fused to guanylyltransferase (GTase) and guanine-N7 methyltransferase domains. The crystal structure of mimivirus RTPase reveals a minimized tunnel fold and an active site strikingly similar to that of Cet1 . Unlike homodimeric fungal RTPases, mimivirus RTPase is a monomer. The mimivirus TTM-type RTPase-GTase fusion resembles the capping enzymes of amoebae , providing evidence that the ancestral large DNA virus acquired its capping enzyme from a unicellular host. Affiliation: Molecular Biology Program, Sloan-Kettering Institute, New York , NY 10021, USA . Pubmed MeSH: Acid Anhydride Hydrolases , Amino Acid Sequence , Crystallography, X-Ray , Models, Molecular , Mutation , Nucleotidyltransferases , Protein Structure, Tertiary , Sequence Alignment , Viral Proteins Wikipedia: Active site , Ameba , Amoeba , Animal virus , B-DNA , Binding site , DNA , DNA virus , Deoxyribonucleic Acid , Double-stranded DNA , Enzymes , Host , Host organism , Messenger RNA , Methyltransferases , Poly(A) tail , Poxviridae , Poxviruses , RNA , RiboNucleic Acid , Virus Title: I am what I eat and I eat what I am: acquisition of bacterial genes by giant viruses . PMID: 17109990 Related Articles Authors: Filee, J , Siguier, P , Chandler, M G Journal: Trends Genet , Vol. 23 (1): 10-5 , 2007 Abstract: Giant viruses are nucleocytoplasmic large DNA viruses (NCLDVs) that infect algae (phycodnaviruses) and amoebae (Mimivirus). We report an unexpected abundance in these giant viruses of islands of bacterial-type genes, including apparently intact prokaryotic mobile genetic elements, and hypothesize that NCLDV genomes undergo successive accretions of bacterial genes. The viruses could acquire bacterial genes within their bacteria-feeding eukaryotic hosts, and we suggest that such acquisition is driven by the intimate coupling of recombination and replication in NCLDVs. Affiliation: Laboratoire de Microbiologie et Gntique Molculaires, CNRS 118, Route de Narbonne, F-31062 Toulouse Cedex, France . jonathan.filee@ibcg.biotoul.fr Pubmed MeSH: Chromosome Mapping , Computational Biology , Gene Transfer, Horizontal , Genome, Viral , Models, Genetic Wikipedia: Alga , Algae , Ameba , Amoeba , Animal virus , B-DNA , Cistron , DNA , DNA virus , Deoxyribonucleic Acid , Double-stranded DNA , Eating , Food intake , Gene , Genetic Recombination , Genetic material , Genome , Genomics , Ingestion , Interspersed repetitive sequences , Jumping Genes , Jumping gene , Mobile genetic element , Recombination , Recombination, genetic , Virus Title: Genomic and evolutionary aspects of Mimivirus. PMID: 16181700 Related Articles Authors: Suzan-Monti, M , La Scola, B , Raoult, D Journal: Virus Res , Vol. 117 (1): 145-55 , 2006 Abstract: We recently described a giant double stranded DNA virus called Mimivirus, isolated from amoebae , which might represent a new pneumonia-associated human pathogen. Its unique morphological and genomic characteristics allowed us to propose Mimivirus as a member of a new distinct Nucleocytoplasmic Large DNA viruses family, the Mimiviridae. Mimivirus-specific features, namely its size and its genomic complexity, ranged it between viruses and cellular organisms. This paper reviews our current knowledge on Mimivirus structure, life cycle and genome analysis and discusses its putative evolutionary origin in the tree of species of the three domains of life. Affiliation: Unit des Rickettsies et Pathognes Emergents, Facult de Mdecine, IFR 48, CNRS UMR 6020, Universit de la Mditerrane, 27 Bd Jean Moulin, 13385 Marseille Cedex 05, France . marie.suzan@medecine.univ-mrs.fr Pubmed MeSH: Acanthamoeba , Animals , Evolution, Molecular , Genome, Viral , Phylogeny Wikipedia: Ameba , Amoeba , Animal virus , B-DNA , DNA , DNA virus , Deoxyribonucleic Acid , Double-stranded DNA , EpistemOlogy , Genome , Genomics , KnowLedge , Life Cycle , Pathogenicity , Virulence , Virus Title: A giant virus in amoebae . PMID: 12663918 Related Articles Authors: La Scola, B , Audic, S , Robert, C , Jungang, L , De Lamballerie, X N , Drancourt, M , Birtles, R J , Claverie, J M , Raoult, D Journal: Science , Vol. 299 (5615): 2033 , 2003 No abstract given. Affiliation: Unit des Rickettsies, Universit de la Mditerrane, CNRS UMR 6020, 13385 Marseille , France . Pubmed MeSH: Acanthamoeba , Animals , DNA Viruses , DNA, Circular , DNA, Viral , Genome, Viral , Open Reading Frames , Phylogeny , Viral Proteins Wikipedia: Ameba , Amoeba , Animal virus , Virus

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宇宙中生命的居所，以及可能的外星生命类型

chenzhao 2009-10-6 09:39

宇宙中生命的居所，以及可能的外星生命类型图1：土卫二表面的虎斑条纹，通过对卡西尼号探测器数据研究表明土卫二表面下可能存在液态水海洋。（Image Credit:NASA）图2：艺术家想象巨蟹座55 f行星和她的卫星。（Image Credit:NASA）绝大部分学者都认为：地球只是普通的一颗行星，围绕着普通的一颗恒星公转。地球生命所需的基本物质：水、有机物、能源在宇宙中的散布是普遍的。而生命的起源不需要特殊的条件，很可能是自然发生的，正如Miller实验揭示的那样，氨基酸等蛋白质单元，在富含甲烷与二氧化碳的大气中，通过闪电作用可以自然形成。那么，我们应该到哪里去寻找其它的生命呢？或者说，哪里是生命的家园呢？回答这个问题涉及到对生命本质的理解，从目前我们的认识水平来看，生命的起源和演化很可能必须发生在类似地球的一个岩石质的天体上。为什么其它天体，诸如星际分子云，恒星，气态巨行星不大可能作为生命的家园呢？　　我们认识到的生命，首先是一套复杂的化学系统。在星际分子云中，由于密度和压强极低，大部分物质以游离分子的形式存在，它们彼此碰撞的频率是太低，以至于任何化学反应都是非常偶然的，小规模的和超级缓慢的。比如说几克的物质，可能占据了几立方公里的体积，物质交换的速率缓慢，化学反应难以发生，生命的特征：新陈代谢也就不太可能出现。　　恒星则是另一番景象。人们大都知道氢弹爆炸后的景象，光辐射，电离辐射，猛烈的冲击波，各种极端的物理条件，可是这一切都在恒星表面持续的上演着。在恒星表面，任何分子结构都会被破坏，甚至电子也从从原子中被剥离出来，留下赤裸裸的原子核，那里的物质并不是常见的固态、液态、气态，而是等离子态。恒星的条件甚至不允许化学反应存在，基于化学反应的生命无法在那里存在。　　气态巨行星能否让生命栖居，争议比较大。Carl Sagan提出过在木星的大气层中可能存在着漂浮生活的生命，状如气球。但气态巨行星适合生命的温度和压力下，缺乏连续的表面来富集有机物，生命能否在上面起源和进化成为问题。　　如果说到岩石质的类地行星，鉴于宇宙是如此的广阔，仅银河系中就有约2000亿颗恒星，必定有难以计数的行星在围绕着遥远的恒星运行。这一点已经被最近科学发现所证实：人类从95年以来发现的太阳系外行星就有300多颗。这些行星中，又必定又有一些处于离开恒星适当的距离，环境温度允许液态水在表面长期存在，即便行星表面条件并非允许液态水存在，但如果天体表面下有液态水的海洋，也不能排除有机物在海底热液活动区生成简单生命的条件。　　行星让生命存在与行星的地质活跃性又有密切的联系，地质活跃是指：行星内部有板块运动、火山活动、地震活动和诸如大气的风化作用，流水和降雨的侵蚀作用等塑造地形地貌的活动。　　如果一颗星球表面的地形地貌大部分被来自于自身的地质活动所塑造，就像地球那样，那么该行星若存在液态水，有生命的可能性就极大，生命如果繁盛，就会调节和塑造行星的大气，参与行星的地质活动，从而倾向于继续维持生命存在的条件。注意，这里提到的行星也包括了足够大的卫星。　　英国科学家James Lovelock提出了Gaia理论，生命现象应该是一个行星/卫星级别的现象。换言之，星球有它们的生命。最简单的，如果一颗星球表面几乎完全被陨石坑所覆盖，看不到任何内部活动塑造地形地貌的迹象，几乎没有大气层，就可以判定，该星球现在没有生命，或者说已经死亡。典型的例子是月球和水星。　　以太阳系而论，水星已死；金星活着但有严重的慢性病；地球生机盎然；月球早已夭折，火星曾经生存，如今已死或处于垂死的边缘；木卫一高度活跃地生存着，木卫二似乎在休眠，生命迹象明显。木卫三、四接近于死亡或已经死亡。土卫二、土卫六活着、其中土卫六健康状况很好。天卫三可能夭折在出生后不久。海卫一还活着。　　活着的星球未必有有机生命栖居（液态水是一个关键约束），但有机生命只有在活着的星球上才能起源和进化。　　在一个恒星系中，通常，气态巨行星的大卫星远多于类地行星，（如果我们认为这些天体必须足够大，是流体静力学平衡的），以太阳系为例，类地行星有水、金、地、火，矮行星有谷神星、冥王星、阋神星，而巨行星的大卫星有木星四颗，土卫三、四、五、六，天卫一、二、三、四，海卫一。卫星与行星的数量比是13:7，即大卫星的数量几乎是行星的两倍（上面这些统计以直径1000千米为限），此外，有地质活动的卫星数量也超过了行星。同时，靠近巨行星的卫星一方面可以得到巨行星的磁场保护，使得卫星的大气层（如果有的话），远离太阳风的剥蚀。更好的情况是，卫星的轨道有一定偏心率，这样潮汐作用提供了卫星额外的内部热源。　　因此我推测，在我们的银河系中，最常见的生命形式是存在于巨行星的卫星的，冰海洋下的热液口附近的化能自养生物。因为它们对生存条件的要求极低，存在于有内部热源和液态水的类地天体都可能成为它们的家园。拥有表面海洋的行星天体，像我们自己一样，可能并不属于最常见的生命类型。　　那么，这种类型的简单生命，是否有可能进化，乃至产生智慧？　　这取决于，巨行星卫星系统的轨道演化，如果卫星轨道参数的变化使得某些卫星轨道拥有较大的偏心率，那么潮汐作用可能加热卫星内部，导致更多的海底热液系统存在，导致生命一度繁盛，甚至有可能支持到多细胞生命的进化。　　热液生态系统类似于我们人类在海底黑白烟囱看到的那样，但仅仅依靠海底热源作为能量供给则不大可能进化出智能生命。　　现在考虑另一个变量，主序恒星的光度随年龄增长而增强，这样，原先一些卫星系统的冰封的海洋存在局部解冻的可能。以土卫八为例，目前的阴阳脸地貌预示了只要有偶然因素，如陨击，就可能产生海洋解冻的连锁反应。　　海洋解冻之后，就可能产生出利用太阳能的光合作用生物，这一稳定可靠的能量来源将可以维持一个繁荣的生物圈，甚至允许智能生命进化。在地球上的例子是海豚。但从热液系统发展起来的生命的突出特点是：没有眼睛（黑暗中不需要），靠发达的声纳系统导航定位，寻找食物。这会把他们的感觉材料限制于星球的海洋范围以内，给他们的文明发展造成很大的困难。　　当这些智能生命有足够的能力突破视觉的障碍，探索宇宙时，他们也可能比我们存在更多的困难，因为巨行星将通过潮汐作用把卫星变成同步自转的，这样，在一个地点看来，天空中最为显著的巨行星就好象永远悬挂在那里似的，这将是它们意识到自己天体会自转和公转的最大障碍。他们冲出自己所在的星球需要更多次认识和科技上的飞跃。　　我们越思索，越发觉宇宙中可能存在大量的生命，而我们的地球的文明并未因此失去魅力，因为她应该是非常稀有和独特的。

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地球的新生

zyfnew 2009-3-3 22:18

地球的新生赵常德【摘要】7亿年前地球生物的进化愈来愈缓变。由于月球的到来使地球生物获得飞跃的发展，同时月球太阳的周期性也给地球生物造成了周期性的灾难。在最近一次月球太阳近日点之后，人类进化进入了迅速发展的阶段，12.5万年前人类进入了现代人时代，文中还以月球太阳的近日点周期数，重新划分了地质年代。【关键词】生命起源月球月球太阳人类进化地质年代 1．生命的起源大约43亿年前，地球表面开始冷却，一片汪洋，陆地还未出现。大气中的氢已经几乎都散逸到宇宙空间，留下大量的氦和少量的氨、甲烷、氧、氩、氖气，再加上大量岩石释放出来的二氧化碳和水蒸气。由于缓慢而持续的宇宙射线的作用而引起的化学反应，特别是雷电的高温放电作用，在地球表面已经形成的大洋中，产生了极少的有机化合物，但这些生命汤缺乏继续发展的条件，对地球生命的出现没有什么贡献。大约在39亿年前，地球固体内核已经增大，它足以在太阳引力潮的作用下压迫液体外核进行大规模的流动。外核的大规模流动，带动了地幔的垂直和水平方向的运动，海底出现火山并大规模爆发，开始出现大片的陆地，而且使大陆漂移和海底扩张频繁的发生。在地幔上升处形成了向外扩张的大洋中脊裂谷和陆地的大峡谷，地幔下降处使大陆和洋底消失。当时，固体内核虽还不太大，但外地核的液体深厚，流动性大，温度高，从而产生了比现在多得多的高温裂谷。在大洋深处的中脊裂谷中，含有非金属元素碳、硫、磷、氮、碘、硼和金属元素锌、铜、锰、铁、镁、钼的高温岩浆大量涌出，它们和水发生着剧烈的化学反应，反应的生成物之间又发生数以亿万计的反应，这些反应物和反应生成物不仅充满中脊裂谷，而且跟随着水的上升，形成几亿亿亿朵蘑菇云。在这些蘑菇云中，产生着合成蛋白质的原料：各种氨基酸和进行接肽反应所必须的缩合剂（当时的地磁决定了它们主要是左手型）；产生着构成生物最基本物质核酸的原料：戊糖、含氮杂环、碱基和溶于水的聚磷脂；产生着使生命能不断进行新陈代谢的成千上万种酶生物催化剂以及形成细胞所需要的各种有机化合物；还产生着极其大量的微气泡和疏水分子键端形成的泡囊。在这些诞生生命的蘑菇云中，金属正离子吸引着众多的有机分子前来相互作用。终于合成了分子量不太大，分子链还较短的RNA分子以及由碱基、磷脂、脱氧核糖构成的蛋白质。其中有的RNA分子在和蛋白质结合后就能不断的进行复制，这是一些介于生命与非生命之间的生命之蛋。复制出的RNA在剧烈的化学反应产生的大量有机物环境里，在放射线(由地球内部的放射性物质所发出的）的作用下，逐步进化为更多种更复杂、分子量更大、链更长的RNA分子。在这些因素的综合作用下，终于又经过几亿年的时间，地球的海洋中出现了真正的生命原核细菌和细胞，继而产生了单细胞蓝绿藻类，它们占领了地球上的大洋。它们还使大气中的氧增加，这是它进行光合作用吸进二氧化碳、呼出氧气的结果。然而，随着时间的推移，地球固体内核逐渐增大，地球逐步降温的结果使地幔扩大并分成了上、下两层，使外核范围缩小，还使地壳增厚，这时日潮已不能使外核大规模流动，从而使大陆漂移减缓。同时由于产生的臭氧不多，还不足以对地球形成一层有效的防止宇宙射线的保护层，还由于二氧化碳和氧气的增加仍然有限，这样，在漫长的约32亿年里，地球海洋生物随着环境的缓慢变化而缓慢进化，直到7亿年前海洋中才出现菌类植物和进行有性生殖的原生动物。地球生命的发展遇到了强有力的阻碍，而且大陆上还仍然是一片生命的空白区。 7亿年前确切的说是6亿8千1百万年前月球的来到使地球生物进化进入了一个崭新的阶段。地球获得了新生。这是因为月球当时的近地点只有约20多万公里，在近地点月球对地球所引起的月潮是日潮的8倍以上。地球上的海洋在强大的频繁的月潮作用下，产生的巨大海潮涌向大陆内地，将各种菌类、藻类和原生动物带上了陆地。也由于月潮的作用，地核压迫外核的力增加，引起了外核的剧烈的运动，大陆漂移重新加剧，全球的火山重新猛烈的喷发并产生大量的二氧化碳，地球变暖。海洋中脊的增多和更加活跃的结果，产生了更多的有机物质，并使海洋原生动物迅速进化为海生无脊椎动物。就这样，随着地球地质活动的活跃，大气中二氧化碳和氧气的增多以及臭氧层对宇宙射线的屏避，地球上无论海洋中的或是刚刚上陆的生物开始了飞跃的进化，这正是地质年代的晚前寒武纪时期。 2．生存与毁灭的较量在月球成为地球的卫星之后的几亿年里，地球生物经过20多次的大发展时期也经历了20多次的生物大灭绝的年代，这真是生存与毁灭的较量。而每一次较量的结果都是生存战胜了毁灭，生物物种的部分灭绝引发着更大规模的进化和生机勃勃的发展，生命是不可战胜的。在这几亿年里有奥陶纪的海生脊椎动物的大发展；有志留纪和泥盆纪陆上动物和植物树木的大批出现；有石炭纪和二迭纪的爬行动物和造煤森林以及泛古大陆的分裂；有三迭纪和侏罗纪哺乳动物的开始发展和恐龙称霸世界的时代；更有第四纪更新世以来的人类的进化和智人、现代人的出现，生命出现了它的顶盛的产物智彗，生命开始了它的认识世界，适应世界、改造世界的新阶段。那么是什么原因使地球生物面临周期性毁灭的灾难、继之又使其大发展呢?是月球太阳。月球太阳在它那绕太阳的周期2670万年中，有前后达200万年在近日点附近，是它引起了地球生物每隔2670万年的物种灭绝和继之而来的生物大发展(详见月球太阳影响年表)。在表中我们以月球太阳的近日点周期的年代为界线，重新划分了地质年代，并将近日点周期数和在近日点前后两百万年间灭绝的物种或灭绝的物种百分比列出，最后栏我们列出了当时的纪、世开始以后地球生物和地球状况的变化。我们以迄今6700万年前月球太阳的第廿三次近日点为例，说明月球太阳的影响。这一次月球太阳的到来，引发了奥尔特云和柯衣带的彗星。大量的彗星和小行星对地球的撞击，引起了巨大的海啸，引发了许多火山的爆发，造成了烧毁占陆地四分之一以上的森林植被的大火。地磁场受到严重干扰，臭氧层被大部分破坏，大量尘埃和烟气将地球笼罩，由于温室效应及跟着而来的反温室效应，使地球表面先是变热而后长时期的变冷，南北两极的冰川扩展到了低纬度。大片的陆地和海洋被封冻。持续了一百多万年的这场灾难，使70％以上的地球生物物种灭绝。当时已称霸地球达1.5亿年左右的大型爬行动物恐龙由于海啸、大火和宇宙射线的照射，食物(包括动物和植物)的极度短缺，气候变热而后又长期的变冷等多重灾害下，在6500万年前完全绝灭了。只剩下其中的体型特别小的小鸟龙，后来才得以生存，最后发展进化成为鸟类的一支。这一次全球大灾难以后，由于恐龙和若干大型动物的灭绝，使现代植物和高等哺乳动物在十分良好的环境里再一次得到迅速进化。 3．人类的进化从表中可见，月球太阳对地球生物的影响有相隔1.6亿年左右的大周期，6700万年那一次灾难就是一次大的灾难。这一次大灾难以后，使地球上的哺乳动物的进化进入了高级阶段，虽然有4千万年前和1千3百多万年前的两次小灾变，使物种灭绝了不少，但是高等哺乳动物终于在1300多万年前进入了人类发展与进化的轨道。1300多万年前由5000多万年前的孤猿属半猿猴进化而来的渐新古猿的后裔埃及古猿很快进化为腊玛古猿和禄丰古猿(中国云南有化石)。进入了从猿到人的过渡时期，在迄今400万年到800万年期间山现了过渡时期高级阶段的保山古猿，在迄今200万年到400万年间山现了半直立的纤细型阿法种南猿，很快这些类人猿被迫在大洋中生活了近100万年，迄今40万年到100万年间出现了直立能人，它们的化石在中国云南和印度尼西亚的爪哇岛发现，分别称为元谋猿人和爪哇猿人。大约40万年前能人进化为智人，在中国和德国发现了它们的化石，称为丁村人和尼安德特人。大约12.5万年前后出现了解剖学上的现代人。可见人类真是月球大阳、月球送给太阳和地球的礼物，也是人类自身在1300多万年的时间内，通过与自然变化的生存抗争和适应，通过进化与淘汰，屹立在地球上。从此物质在我们的宇宙中在银河系的太阳系中认识了自己，发展成了具有高度智慧的生命人类。人类自我意识清晰，并力求更好的理解自然，探索和揭示宇宙的奥秘，为了进军宇宙，人类踏上了月球，人类的信使也踏上了访问附近恒星的旅途，人类正在为开发太阳系而努力着。然而地球文明还能持续多久呢?乐观的科学家们估计有1000万年，然而我们还要面对并克服众多的天灾和人祸。这将是对人类智慧的考验。 4．月球太阳影响年表

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为什么分子可以进化----地球轨道手性力的可能角色

热度 1 heyujian 2008-12-16 22:22

全文请点击下载: 地球轨道手性力在分子进化中的可能角色 (补充资料: 一个天然不对称力场的存在、特点及其可能重要意义 )

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