2生化进化 地球大约有45亿年历史。有大量令人信服的化石证据显示35亿年前的生物形态（很 可能是生物化学过程)与一些现代细菌相似。定向研究和偶然发现所获得的结果能勾画出前 生命世界进化到现代生物世界的途径。虽然这种进化途径是一种假设，但看上去很有道理。 有些进化细节还不能完全肯定，尤其是最早发生的事件。然而，思考这条进化途径的中间步 骤和相关生化问题的答案能很好地理解现代生物的生化过程。这些进化联系使很多生物化学 内容易于理解。 我们可以将原始生命进化到现代生物的过程分成不同的阶段，但是读者应该记住实 际的进化过程不会像此处陈述的如此清晰。第一阶段非生命过程产生生命物质。采用非生命 过程产生第一代重要的生命分子一一核酸、蛋白质、碳水化合物和脂肪。第一阶段形成活细 胞。随着时间的推移，这些系统越来越复杂抑制能够形成活细胞。第三阶段进化出一种机制， 能够将化学能和太阳能转化成生化过程可以利用的能量。这些能量转换过程与核酸、蛋白质 和其它关键物质单体合成途径关联。随着能量转化过程和生物合成途径的建立，就出现了不 同的单细胞生物。第四阶段建立一种机制使细胞针对不同的环境改变其生物化学过程，甚至 发展成多细胞生物。 本章介绍生命进化过程所面临的关键问题。后面的章节讲究这些关键问题进行阐述。 探讨这些生化过程的可能起源是进化的用途更容易理解。 自然选择是进化的关键动力之一，创造了一种生态小环境适于那些能够生化适应的物 种。左边是盐池，盐浓度高达1.5M以上，几乎不适合生物生存。但是有些halophilic archaea如Haloferax mediterranei(右边)，能够适应这种恶劣环境。它们有相应的生 化过程适应这种环境。[(Left)KajR.Svensson/Science Photo Library/Photo Researchers;(right)Wanner/Eye of Science/Photo Researchers.] 2.1生命体所用的关键有机分子 地球形成约10亿年后，地球上出现生命。在生命出现之前，还需要发生另一个事件 一一利用环境中简单分子合成生命需要的关键的有机分子。核酸和蛋白质的组分是比较复杂 的有机分子，人们可能会认为只有先进的合成路线才能合成这些有机分子。但是，这中想法 是不符合实际的。那么，这些有机分子是如如何合成的呢？ 2.1.1.生物大分子的很多组分可以用简单的、前生命反应制造 有几个理论阐述了前生命世界的环境条件，但是没有一种理论完美无缺。有一种理论认 为早期地球还原性强，富含甲烷、氨气、水和氢气，这种大气受到太阳的大剂量辐射和光照。 为了讨论起见，我们假定这些条件就是地球前生命时期的实际环境。在这样的环境条件下能 够产生复杂的有机分子吗？1950年代Stanley Miller和Harold Urey给出了答案。他们2 生化进化 地球大约有 45 亿年历史。有大量令人信服的化石证据显示 35 亿年前的生物形态（很 可能是生物化学过程）与一些现代细菌相似。定向研究和偶然发现所获得的结果能勾画出前 生命世界进化到现代生物世界的途径。虽然这种进化途径是一种假设，但看上去很有道理。 有些进化细节还不能完全肯定，尤其是最早发生的事件。然而，思考这条进化途径的中间步 骤和相关生化问题的答案能很好地理解现代生物的生化过程。这些进化联系使很多生物化学 内容易于理解。 我们可以将原始生命进化到现代生物的过程分成不同的阶段，但是读者应该记住实 际的进化过程不会像此处陈述的如此清晰。第一阶段非生命过程产生生命物质。采用非生命 过程产生第一代重要的生命分子——核酸、蛋白质、碳水化合物和脂肪。第一阶段形成活细 胞。随着时间的推移，这些系统越来越复杂抑制能够形成活细胞。第三阶段进化出一种机制， 能够将化学能和太阳能转化成生化过程可以利用的能量。这些能量转换过程与核酸、蛋白质 和其它关键物质单体合成途径关联。随着能量转化过程和生物合成途径的建立，就出现了不 同的单细胞生物。第四阶段建立一种机制使细胞针对不同的环境改变其生物化学过程，甚至 发展成多细胞生物。 本章介绍生命进化过程所面临的关键问题。后面的章节讲究这些关键问题进行阐述。 探讨这些生化过程的可能起源是进化的用途更容易理解。 自然选择是进化的关键动力之一，创造了一种生态小环境适于那些能够生化适应的物 种。左边是盐池，盐浓度高达1.5 M以上，几乎不适合生物生存。但是有些halophilic archaea 如 Haloferax mediterranei (右边), 能够适应这种恶劣环境。它们有相应的生 化过程适应这种环境。[(Left) Kaj R. Svensson/Science Photo Library/Photo Researchers; (right) Wanner/Eye of Science/Photo Researchers.] 2.1 生命体所用的关键有机分子 地球形成约 10 亿年后，地球上出现生命。在生命出现之前，还需要发生另一个事件 ——利用环境中简单分子合成生命需要的关键的有机分子。核酸和蛋白质的组分是比较复杂 的有机分子，人们可能会认为只有先进的合成路线才能合成这些有机分子。但是，这中想法 是不符合实际的。那么，这些有机分子是如如何合成的呢？ 2.1.1. 生物大分子的很多组分可以用简单的、前生命反应制造 有几个理论阐述了前生命世界的环境条件，但是没有一种理论完美无缺。有一种理论认 为早期地球还原性强，富含甲烷、氨气、水和氢气，这种大气受到太阳的大剂量辐射和光照。 为了讨论起见，我们假定这些条件就是地球前生命时期的实际环境。在这样的环境条件下能 够产生复杂的有机分子吗？1950 年代 Stanley Miller 和 Harold Urey 给出了答案。他们