第二章 生命起源与动物体基本结构
本章重点：掌握生命起源的过程及生命发展史的主要阶段，了解生命史研究中的新进展及存在问题
第1节
生命的起源与有机体的演化
1 生命起源及其相关讨论（掌握生命起源的过程、前生物演化阶段的特征，了解生命起源各学说--神创论、宇宙论、自然起源论的主要论点）
2 古老的原始生命（掌握古老生命的古生物学证据及其生存年代，了解古老生命的生存环境）
3 细胞的起源及多级生态体系的出现（掌握原核细胞、真核细胞、分解者、合成者、消费者等概念的含义，掌握最早真核生物的化石证据） 第2节 动物机体的发展
1细胞、组织、器官、系统的基本概念（熟记概念，了解现生动物的细胞、组织、器官、系统等）
2 生物机体的发展（熟记胚胎的发育过程、原生动物、后生动物、侧生动物、原口动物、后口动物等概念，并了解各类动物的的代表）
3 后生动物的早期演化（掌握埃迪卡拉动物群的分布与性质，了解后生动物的早期演化及其证据）
第3节 生命起源研究新进展
1 生命发展史的主要阶段
2 生命史研究中的新进展及存在问题
1 生物自身、埋葬、时间、成岩作用等对化石形成的影响分析化石的不完整性、原因及其古生物学意义
2从生物群、经过死亡群、埋藏群，到化石群的化石形成过程分析其对化石形成的影响及导致的化石不完整性影响
3 地层对比意义；生物进化证据意义；生物形态分析等
生命的历史未必是循序的，它肯定是难以预料的。地球上生命进化是通过一系列意外偶发事件来实现的。科学家们正为探索地球上何时何处以及怎样（这是最重要的）出现第一次生命作出不懈的努力
生命本质
地球可能正在将生命的种子撒播到整个银河系。微生物可以像乘坐宇宙飞船一样搭乘细微的尘埃颗粒，以太阳光线的推力为动力做着人类不敢想象的太空旅行。生命的确可以在宇宙间旅行！当居住生命的行星与其它天体发生碰撞时，飞溅的石块将会携带活的生命体散落进茫茫宇宙，这些深度冻存的休眠孢子因此就会落到另外的某个世界。
当然这还需要有两个前提条件：在这样的行星生命大飞奔中，微生物休眠孢子必须经得起陨星猛烈的冲击而不死亡，并获得足够的能量脱离行星引力奔向太空；然后这艘生命的诺亚方舟离开太阳系，并有幸登陆到一颗适合生命居住的行星上，而且这段在太空中遨游的时间不能太长，否则穿行于太空中的高能射线流将会把陨石星上的任何生命有机体烹熟。美国天文学家威廉姆·奈培说：“一般来讲，从太阳系进入其它星系的任何石头都不会携带活的生命有机体。但是，如果脱离地球的微生物能够非常迅速地逃离太阳引力的束缚，例如当它们搭乘的陨石飞船是最微小的尘埃时，它们是有存活的可能的。”
大约４０亿年前，地球曾遭遇一群彗星和小行星的撞击，这场轰击前后持续了数亿年。这场劫难会对早期地球生命产生怎样的影响呢？科学家在实验室模拟了彗星撞击地球的过程，结合相关实验数据得出结论：早期地球上的微生物孢子体仍然经受住了陨星溅落时的剧烈冲撞，并在高温高压下顽强存活。陨石撞击地球时，一些陨石碎块粘住了部分具有非凡耐受力的微生物孢子体，然后借助于强烈的反弹力冲出地球引力圈，再次回到太空。地球和它的姊妹行星在围绕太阳公转时，都要穿越太空中由黄道带尘埃组成的细小颗粒云层，这种尘埃云中的尘埃都来自于小行星相互碰撞产生的和彗星沿途撒落的碎屑。这些尘埃不停地与从地球上反弹来的大陨石撞击、摩擦，使它们逐渐被磨小，直至消失，这就是所谓的沙爆现象。威廉姆·奈培估计，尘埃云的沙爆过程可以在２万～２０万年的时间内将一块直径一米的大砾石消磨得无影无踪，而彗星破碎后对尘埃云的加厚，可以使沙爆的力量增加数倍，这样，沙爆一颗大石头其实不超过五百年。从地球上溅落到黄道尘埃云中的陨石，完全能够在微生物孢子受到致命伤之前就已经裂解为尘埃粒，变成一艘轻型的宇宙飞船携带着生命向太空四处游弋。
一颗直径不到１／１０毫米的尘埃颗粒完全有能力携带微小的生命，而仅仅凭太阳光子辐射的推力足以将如此细小的“宇宙飞船”迅速吹出太阳系，这个力与我们人类本身也在研制的太阳帆动力源如出一辙。太阳帆也许是将人造航天器带到宇宙深处最理想的工具了，在这一点上人类的先见之明与自然的魔法竟然不谋而合。
这个尘埃宇宙飞船究竟有多快呢？从地球上起航，在７０万年内，可以旅行完６０光年的路程！这个路程之中早已经过了几个恒星驿站。所以，实际上我们的地球已然被一个巨大的太空“生物圈”包围着，那些生物在微石粒上以冰冻状态睡眠，在太阳系内外悠然自得地进进出出。对于生命，我们的太阳系根本不能封闭什么，它看起来像一个有一定孔径的漏筛。太阳系围绕银河系运行，当它穿过那些诞生恒星的巨大尘埃云时，正是地球向太空播撒生命种子的好时机。根据威廉姆·奈培的估计，穿越期间地球将向尘埃云撒下三万亿亿（３×１０２２）个微生物。自从地球生命出现以来，这种大规模播撒生命种子的穿越大约发生了五次，因此，这些地球微生物要找到一颗类地球外星着陆并生存下来是一件很容易成功的事情。
1990年，NASA的Kevin.J.Zahule和Daid Grinspoon对白垩纪－第三纪界线附近地层的有机尘埃作了这样的解释：一颗或几颗彗星掠过地球,留下的氨基酸形成了这种有机尘埃;并由此指出,在地球形成早期，彗星也能以这种方式将有机物质像下小雨一样洒落在地球上----这就是地球上的生命之源。
陨石分为球粒和非球粒陨石。球粒陨石来自宇宙，含有氨基酸，烃类、乙醇和其他可能形成保护原始细胞膜的脂肪族化合物。对生命起源有重要意义，和生命起源于彗星理论一样，这是一新天外起源说 生物化学家David.W.
Dreamer用默奇森陨石中得到的化合物制成了球形膜即小泡，其提供了氨基酸等有机化合物及生命开始所需转变环境，即当陨石撞击地球时，会产生形成生命所需有机物及环境。康奈尔大学的C .Hyba指出，撞击可以以其他方式提供生命所需原材料。陨石撞击的热和冲击波可以在原始大气中激发合成有机化合物的化学反应
生命源于地球，由第一个生物经过再生、繁殖和演化，进而形成无数的生命形态并布满整个地球。古菌类和后来的细菌在水里、空气中和地上迅速繁殖，构成了一个生物圈。其中成员之间彼此交流，由此又先后产生了真菌和真核生物。然后又集合和组织成多细胞植物和动物。 生命在海洋里蔓延开来，它们登上陆地，使世界充满树木和花草，又随着昆虫和鸟类飞翔天空。于是，在地球上形成和成长起“生命之树”。人类是这棵生命进化树最奇异的枝条。
对于生命的起源，科学家们通过各种实验建立起各种假说来解释。１９５３年，美国芝加哥大学的米勒和尤瑞以“电弧烧灼有机汤的实验”向人们证明地球可以自发产生生命：自然界的放电现象促使大气中弥漫着的甲烷、氢气、氨和水之间发生化学反应，并产生了核酸、糖之类的复杂有机分子，进而逐渐孕育出了地球生物。但也有科学家从流星体中找出７０多种核酸，与地球生命核酸进行结构比照，结果发现有８种能完全吻合，这却证明了地球生命的构成物质可能源自太空的观点。生命究竟来自何方？这个问题直到今天科学家们仍在争论不休
在原始地球条件下，生物单分子是从无到有创造出来的， 现在的研究资料表明，放电、紫外线、热能都可以促使生命元素合成生物单分子。
生命起源和演化是和宇宙的起源和演化密切关联的，生命的构成元素如碳、氢、氧、氮、硫和磷等都是“大爆炸”的产物。在星系演化中，某些生物单分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶等形成于星系尘埃或凝聚的星云中，接着在一定的条件下，产生了像多肽多聚核苷酸等生物高分子 地球上有细胞结构的最简单生命出现之前的演化过程，称为前生物化学演化（介于化学演化和生物学演化之间的特殊过渡阶段）。可以分为两个阶段：
•生物单分子的形成：例如氨基酸、嘌呤、嘧啶、单核苷酸、ATP等高能化合物、脂肪酸、卟啉等化合物的非生物合成
•生物高分子的形成：即生物单分子聚合为生物大分子（多聚化合物），例如由氨基酸聚合为多肽或蛋白质，由单核苷酸聚合为多核苷酸等。
低相对分子量的生物有机化合物主要是指蛋白质、核酸等。 高相对分子量的有机化合物是由低相对分子量的有机化合物经过聚合而成的多分子体系。低相对分子量的生物有机化合物变为高相对分子量的生物有机化合物的化学反应都是脱水缩合反应。
美国科学家的一项新研究表明，构成地球生命的一些基本分子，其“模板”可能是陨石从太空中带来的，这有助于解释为什么地球生物的遗传物质ＤＮＡ全是右旋结构。
美国亚利桑那州立大学的科学家皮扎雷洛等人模拟了陨石落在数十亿年前地球表面的“ 原始汤”中产生的反应，发现如果陨石携带的有机物质中某一结构的分子占优势，能够促使随后产生的地球生命物质也出现结构倾向性。
许多化学物质分子有着“左”和“右”两种不同结构类型，两者之间的关系就像人的左右手。通常化学反应会产生等量的左手和右手型分子，但生命体中的糖全都是右手型的，包括构成ＤＮＡ的脱氧核糖；而蛋白质的基本单元氨基酸全是左手型的。所有生物ＤＮＡ的双螺旋的旋转方向也都相同，为右手螺旋。科学家一直不清楚为何生命会有这样的倾向性。 制造纯左手或纯右手型物质的一个方法，就是使用左手型或右手型的“模板”分子。人们早已知道，一些陨石中含有氨基酸等有机分子。有科学家提出，陨石在太空中运行时，某些天体如中子星发出的光具有偏振性，只使陨石中右手型的氨基酸分解，使剩下的左手型分子比右手型分子多。陨石落在地球上，这些分子成为地球生命起源的“模板”，使更复杂的生命分子也具有倾向性。皮扎雷洛等人使用一种名叫异缬氨酸的氨基酸进行试验，证明分子的结构倾向性可以通过化学反应来传递。在一块于１９６９年在澳大利亚发现的陨石中，曾经发现有异缬氨酸存在。这块陨石有４５亿年历史，几乎与地球一样古老。这块陨石中所含的异缬氨酸，左手型的比右手型的要多，科学家参照其比例调配了反应试剂。异缬氨酸与两种原始地球上可能广泛存在的有机物发生反应后，产生了一种称为苏糖的糖类，其中右手型的苏糖比左手型的苏糖要多。也就是说，结构倾向性从氨基酸传递给了糖，更多的左手型氨基酸，促使产生了更多右手型的糖。苏糖是生物体内常见的一种糖。皮扎雷洛认为，生命体糖类的“右倾”特性，有可能就是这样开始的。苏糖可以进一步反应生成称为苏糖核酸（ＴＮＡ）的物质。ＴＮＡ与ＤＮＡ有些相似，也能形成双螺旋结构，但比ＤＮＡ简单。此前曾有科学家提出，生命有可能最初使用ＴＮＡ为遗传物质，后来进化到使用ＤＮＡ。皮扎雷洛等人的新研究，为ＴＮＡ及ＤＮＡ螺旋方向起源提供了线索。
化学演化和前生物演化之后，单细胞终于形成了，生命进入了细胞演化阶段。 演化的下一个重大阶段是由这些原始单细胞真核生物向多细胞的后生动植物的过渡。 通过遗传密码的演化和若干前生物系统的过渡，地球上最终产生了最原始的生物系统，即具有原始细胞结构的生命。
细胞形成后，生命进入细胞演化阶段。此阶段演化主要集中在细胞内部组织水平提高，包括细胞结构的复杂化、代谢方式的演变等，同时伴随着规模较小的生态学分异和物种分异 从原核生物过渡到真核生物，完成了细胞演化中最重要的一步。最早的原始的真核生物是微小的单细胞，它们进行有丝分裂，能进行光合作用
地球上第一个单细胞原始生命的出现标志着生命演化进入了生物学演化。
生物学演化又可以早期细胞演化阶段；晚期组织器官演化阶段或系统演化阶段。
细胞演化阶段是从原始单细胞生命产生到后生动植物的大量出现，持续了25亿年以上。后生动植物出现后，生物进入系统演化阶段，在大约7亿年的时间内，数以千万计的物种经历了形成和绝灭的演化历程
原核细胞与真核细胞的差别如此巨大，以至于过去人们认为原核细胞是由真核细胞退化而来的。解决由原核细胞向真核细胞的演化问题是细胞演化的关键。人们在这个问题上争论颇多
最令人感兴趣的是加拿大安大略的冈弗林铁建造中的微化石群（19.5亿年）。其化石丰富，形态多样、分布广泛。在形态上有类似孢子的球状体，特别引人瞩目的是冈弗林微化石群中的丝状体已出现异形胞，大小细胞之间清楚地显示出细胞壁分开。在原核生物中见于蓝藻。在现生的蓝藻丝体里，营养细胞发育成很大的厚壁休眠胞或不动体，或者发育成具有特殊代谢功能的异形胞。异形胞具有固氮功能。由此可见，冈弗林微化石群中，蓝藻己相当繁盛，种类也较多，它们是当时海洋中主要生产者
后生动物和后生植物如何由原始单细胞真核生物演化分支出来？谁先谁后？这些问题目前还没有一致的看法。
按照新近时兴的细胞内共生假说来解释后生动植物的起源是某些异养的、行吞噬作用的单细胞真核生物祖先可能以吞噬原核生物为生，其中一些与光合作用的原核生物发生细胞内共生，形成能进行光合作用的自养的真核生物，经过进一步演化，成为后生植物。另外一些仍保留异养功能，演变成为变形虫、鞭毛虫、纤毛虫等原生动物和真菌。从异养的原生动物再进一步演化出海绵、水母以及无体腔原始后生动物
地球上最古老的沉积岩大约有38亿年的历史，地球凝聚8～9亿年后才形成硬的地壳， 生命才有了立足之地
最老的有细胞结构的生命证据是西澳大利亚的Warrawoona微生物化石群（35亿年），表明地壳形成后不到3亿年生物演化就开始了。但大多数地质学家认为，最古老原始生命是和最古老的沉积岩同龄（38亿年），证据是格陵兰西部Isua沉积岩中的条带状铁建造。南非Swaziland超群（34亿年）古老岩层中存在简单的层状叠层石
年龄为33亿年的南非Onverwacht群的碳同位素比值有一个明显的变化，由此推断光合作用的历史可追溯到33～35亿年前
