生命起源及原核生物多样性的进化
生命起源及原核生物多样性的进化·
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地球最早的生命从何而来，自古争论不休。19世纪起 生命起源（origin of life） 成为生命科学的重大理论课题；20世纪随天文、物理、地质、化学、生物学发展进入新阶段。
生命的起源·
生命的起源是自然的历史事件·
- 自生论（自然发生说）的否定
19世纪以前流行"自生论"，认为生命可随时从非生命物质直接产生（如"腐草化萤，腐肉生蛆"）。17世纪雷迪实验否定了较大生物的自然发生；列文虎克发现微生物后，人们仍以为小生物可自然发生。
- 巴斯德"鹅颈瓶"试验（1864） ★关键实验
营养液装入弯颈瓶，空气可进入但微生物受阻沉积于弯管底部。煮沸灭菌后静置，瓶中不出现微生物、肉汤不腐败；打断曲颈管使空气直入，则肉汤生出微生物。证明微生物来自空气中原已存在的微生物（孢子），而非自然发生。
- 命题：生命来自生命
巴斯德证明即使最简单的生命也不能在今日地球上从非生命物质自发产生。但有限制条件：这指的是 现在的条件。
- 化学进化学说
奥巴林（1924）、霍尔丹（1928）主张：在原始地球条件下，无机物→有机小分子→生物大分子和多分子体系→原始生命。地球生命由非生命物质经长期演化而来，此过程称 化学进化。
生命在地球进化过程中诞生·
- 原始地球条件
宇宙起源于200亿年前大爆炸，太阳系和地球约45亿年前形成。原始大气 缺氧、呈还原性，主要由 H₂O、NH₃、CH₄、H₂S 等氢化合物组成。35亿年前的原始海洋可能是原始生命诞生地。能量来源：紫外线、闪电、放射性衰变辐射能、火山温泉热能。
- 化学进化第一阶段——有机小分子的非生物合成 ★
在高能作用下合成氨基酸、核苷酸、单糖、脂肪酸、卟啉等有机小分子。
- 米勒实验（1953） ★经典实验
米勒在尤里指导下模拟原始大气（CH₄、NH₃、H₂ 等）加火花放电，获得20种有机物，含4种蛋白质氨基酸。后续实验用不同气体、能源、催化物，合成了20种氨基酸、核糖、脱氧核糖、脂肪酸、核苷酸、碱基乃至ATP。陨石、月球样品、星际分子中也检出复杂有机物，提示宇宙空间也可能存在化学进化。
- 化石证据
非洲南部、澳大利亚西部35亿年前叠层石中有类似蓝细菌的原核生物化石，表明具光合能力的原核生物诞生于35亿年前，生命起源可能更早（约40亿年前）。
- 水热喷口（硫化物烟囱）
太平洋洋嵴深海喷口（高温高压、高盐、低pH、无光、严格厌氧）近似早期化学进化条件，其中极端嗜热古核生物以化能无机自养代谢，可能是最原始的古老生命形式。
化学进化第二阶段——生物大分子的非生物合成·
生命主要物质基础是 蛋白质与核酸，第二阶段即有机小分子的聚合。低浓度单体不易自发脱水聚合，主要有两种观点：
- 陆相起源说：火山局部高温区发生聚合，经雨水冲刷汇入海洋。
- 海相起源说：海洋中氨基酸、核苷酸长期积累浓缩，飞溅到滚烫岩浆/石块上聚合。
模拟实验：混合氨基酸溶液倒入160~200℃热砂/黏土，水蒸发浓缩后形成 “类蛋白”（proteinoid）；单核苷酸高温可聚合成多聚核苷酸。
核酸-蛋白质等多分子体系的建成（化学进化第三阶段）·
生物大分子还不是原始生命，只有核酸与蛋白质组成高度有序的独立多分子体系才表现生命现象。有两种学说：
- 蛋白质起源说
①团聚体学说（奥巴林）：多肽、蛋白质、核酸、多糖、磷脂溶液摇晃后凝聚成直径1500μm的团聚体小滴，外围增厚形成原始膜，能吸取物质"生长"、“出芽生殖”。②**微球体学说**（福克斯）：类蛋白加热浓缩成12μm胶质小体，表面有双层膜，可"生长"“繁殖”。
- 核酸起源说（RNA世界假说） ★
米勒：“生命和非生命最基本的差别是复制”。RNA有多重功能：可自我复制、可充当酶（核酶 ribozyme）催化蛋白质及RNA合成、剪切RNA。故多数学者认为第一批基因和酶不是DNA和蛋白质，而是能自我复制的 短链RNA。RNA同时作为第一个基因和唯一催化分子，此即 “RNA世界假说”（RNA world theory）。
原始细胞的起源（化学进化第四阶段）·
能自我复制的RNA和蛋白质还需：①核酸与蛋白质成为相互依赖、相互调控的多分子体系；②表面有与外界分开的膜，成为独立稳定体系。
- 进化路径
RNA基因组利用海洋氨基酸合成第一批蛋白质→蛋白质酶活性更高，第二代酶（蛋白质酶）取代RNA酶 帮助RNA复制→出现由膜包围的"前细胞"。
- 从前细胞到真正细胞
若早期地球存在"前细胞"，则被自然选择精制，进入达尔文进化逐渐形成真正细胞。至少35亿年前原核生物已占领地球。今天所有生物都源于古老的古核生物（古核生物与真核生物分子特性相似，真核生物祖先是远古古核生物而非古老原核生物）。
原核生物多样性的进化·
独领风骚十几亿年的原核生物·
- 时间地位
原核生物繁衍于35亿年前；最早真核单细胞化石约17亿年前（加拿大冈弗林特燧石层）；多细胞动植物约6亿年前出现。太古宙、元古宙是原核生物的世界，占优势长达十几亿年。
- 原核生物 = 细菌（现今近同义词），分两个域：
真细菌（eubacteria）：细菌、蓝细菌、放线菌、螺旋体、衣原体、立克次氏体、无细胞壁的支原体等。古核生物（archaea）：最初称古细菌。
- 细菌基本形态
①球菌（金黄色葡萄球菌）；②杆菌（枯草芽孢杆菌）；③螺旋菌——弧菌（霍乱弧菌）、螺菌（幽门螺杆菌）、螺旋体（梅毒密螺旋体）。放线菌是唯一分支丝状体，产抗生素（链霉菌）。
- 特殊结构
鞭毛（旋转推进运动）、菌毛（黏附；性菌毛传递遗传物质）、芽孢（休眠体，抗干燥/热/辐射/药物，可休眠几个世纪）、荚膜（多糖/蛋白，助附着、抗吞噬，如炭疽芽孢杆菌）。菌落=单个/少数细胞繁殖成的集群。
生命三域分类学说 ★重点·
- 分子进化时钟
两个种同源大分子序列差别可显示进化差别。rRNA 古老、功能稳定、分布广、保守性适当，是重要的系统发育时钟。原核用 16S rRNA（约1500核苷酸，易操作），真核用对应的 18S rRNA。
- 伍斯的发现（1977）
比较近400种原核生物16S rRNA和真核18S rRNA，发现细菌截然分成 真细菌（序列AAACUCAAA）和 古核生物（AAACUUAAAG）两大类，且古核生物该段序列与真核18S rRNA一致。
- 三域（三原界）学说
生物界由 真细菌域（Bacteria）、古核生物域（Archaea）、真核生物域（Eukarya） 构成；域是高于界的分类单位。共同祖先先分两支：真细菌域一支；古核生物域-真核生物域一支再分为二。古核生物与真核生物关系更密切；古核生物最原始（进化变化最少），真核生物进化程度最高。
真细菌多样性的进化·
- 4种营养类型 ★（按碳源、能源、电子供体分）
①光能自养型：碳源CO₂，能源光（紫硫细菌、蓝细菌）；②化能自养型：碳源CO₂，能源无机物氧化（硝化细菌、硫化细菌、产甲烷菌）；③光能异养型：碳源有机物，能源光（红螺菌）；④化能异养型：碳源+能源均有机物（绝大多数微生物）。
- 按需氧分5类
需氧菌、厌氧菌、兼性厌氧菌、微需氧菌、耐氧菌。
- 代谢类型的进化顺序 ★
原始海洋缺氧→最早为 厌氧化能异养型（直接吸收有机分子/发酵）→有机质耗尽引发第一次能量危机→厌氧化能自养型（产甲烷菌）→光能自养型（红螺菌用H₂S光解）→出现叶绿素后 以H₂O光解代替H₂S光解，释放O₂，放氧型光能自养的 蓝细菌 诞生。
- 蓝细菌时代的意义 ★
自养蓝细菌（生产者）+异养细菌（分解者）构成统一生态系统。元古宙"蓝细菌时代"长10多亿年，光合放氧改变地球面貌。O₂ 的出现推动原核生物从厌氧转为需氧，为一切需氧生物（动植物）起源创造了条件。
古核生物多样性的进化·
- 分类（据16S rRNA）
泉古菌门、广古菌门（产甲烷古菌、极端嗜盐菌、嗜热嗜酸菌）、古生古菌门；纳古菌门（骑火球纳米古生菌，最小最古老，仅大肠杆菌1/160）。VBNC = 有活性但不可培养微生物。
- 极端环境适应
超嗜热古核生物（分裂最高温113℃）；产甲烷古菌（严格厌氧，H₂还原CO₂）；嗜热嗜酸菌（硫呼吸产能）；极端嗜盐菌（细菌视紫红质 bacteriorhodopsin 光驱质子泵产ATP，为原始光合磷酸化）。
- 进化意义
早期地球高热、高盐、厌氧、低pH、还原性即极端环境，古核生物是地球早期生命形式，具独特细胞壁、质膜、核糖体、RNA聚合酶和tRNA，是现代各类古核生物的祖先。
原核生物的重要性·
- 1. 物质循环的关键：碳氮硫磷铁等元素循环依赖微生物；自养菌是生产者，异养菌是主要分解者，地球90%以上有机物矿化由细菌和真菌完成。
- 2. 环境污染监测与治理：微生物监测、污水/废弃物/废气的微生物法治理。
- 3. 工农医应用：发酵工业、细菌肥料、生物农药、基因工程药物、细菌冶金、微生物探矿等。
- 4. 引发疾病：多数细菌无害有益（肠道共栖菌提供维生素）；但可致鼠疫、霍乱、结核等。毒素两类——外毒素（分泌型，强毒性蛋白，如肉毒杆菌毒素）、内毒素（革兰氏阴性菌细胞壁脂多糖类脂A，死亡溶解后释放）。可用疫苗、抗毒素、抗血清、磺胺、抗生素防治。
处于生物与非生物之间的病毒·
病毒的基本性状·
病毒是 严格在活细胞内寄生、非细胞型的感染介质，成熟胞外颗粒称 病毒粒子（virion）。
- 大小和形态
纳米级，需电镜观察。形态：杆状（植物病毒）、球状（动物病毒）、蝌蚪状（噬菌体）、砖状（牛痘）、丝状（M13噬菌体）。
- 组成与结构 ★
核心/基因组（一种核酸DNA或RNA，有单/双链、线/环状、正/负链之分）+ 蛋白质 衣壳（capsid），二者复合体称 核壳（nucleocapsid）。壳粒排列高度对称：螺旋对称（TMV）、二十面体对称（腺病毒）、复合对称（T2噬菌体）。部分病毒衣壳外有 包膜（envelope），膜上有 刺突（spike），如流感病毒、HIV。
- HIV结构
反转录病毒，圆球形，包膜有GP120/GP41刺突，P18/P24两层衣壳，核心含2条RNA和 反转录酶。
- 病毒的增殖（以HIV为例） ★5阶段
①吸附（与T4淋巴细胞CD4受体结合）；②侵入和脱壳；③生物合成（RNA反转录为双链DNA→整合入宿主染色体成 原病毒 provirus→激活后转录翻译）；④组装；⑤释放（出芽）。
病毒病和病毒种类·
- 宿主范围
每类病毒有特定宿主：脊椎动物病毒、无脊椎动物病毒、植物病毒（最多6000余种）、微生物病毒（噬菌体）。
- 病毒病特点
传染性强、传播广，抗病毒药物难找（只有干扰素等少数），病毒株变异快（流感、冠状病毒），可整合入宿主染色体诱发肿瘤（已知15%人类肿瘤由致癌病毒诱发）。
- 亚病毒因子
类病毒（viroid）：无蛋白质外壳，仅246~375核苷酸的单链环状RNA，专性寄生植物。朊粒（prion）：致病因子是蛋白质而非核酸，引起哺乳动物海绵样脑病。
- 潘多拉病毒：超大型病毒（约1μm、2500基因），93%基因不能追溯到已知生物演化支系。
病毒的起源·
病毒无完整酶系、不能制造ATP和独立生活，但有控制活细胞代谢的遗传信息。多数学者认为病毒 不是"前细胞"生物的后裔，而是细胞出现后的产物——可能是从生物细胞中逃脱出来的核苷酸片段（类似质粒、转座子的可移动遗传因子）。故现今几乎所有生物都有其相应病毒。病毒起源之谜尚待研究。
本章名词·
古细菌界｜Archaebacteria ⭐真题
古细菌界（Archaebacteria）是一类原核生物，与真细菌界共同组成原核生物的两大域。依据16S rRNA序列分析，古细菌在进化上独立，多栖息于极端环境，包含泉古菌门、广古菌门、古生古菌门和纳古菌门等类群。在生物分类中，古细菌界被视为原核生物界分化出的一个界，反映了早期生命进化的重要分支。
类病毒｜viroid ⭐真题
类病毒是一类无蛋白质外壳、仅由单链环状RNA组成的感染性因子，是目前已知最小的病原体，主要引起植物病害。
蓝细菌｜Cyanobacteria
蓝细菌是一类能进行产氧光合作用的原核生物，属于真细菌域。其细胞含有叶绿素a和藻胆蛋白，并具有类囊体结构，能利用光能合成有机物并释放氧气。在元古宙时期，蓝细菌是叠层石的主要造礁生物，其繁盛与大规模碳酸盐沉淀密切相关，对地球早期大气自由氧的积累起到了关键作用。
细菌｜bacteria
细菌是原核生物，与原核生物几乎同义，分为真细菌和古核生物两域。其细胞为原核细胞，多数直径为2~8 μm，常具有鞭毛、芽孢、荚膜等特殊结构。细菌是最早出现的生命形式，化石记录约35亿年前，营养类型多样，包括光能自养、化能自养、光能异养和化能异养。在生态系统中主要作为分解者，参与有机物的矿化和物质循环，对维持生态平衡至关重要。
化学进化｜chemical evolution
化学进化是指在地球生命起源过程中，由非生命物质经过长期演化逐步形成原始生命体的过程。该过程主要包括四个关键阶段：首先由无机小分子合成有机小分子（如氨基酸、核苷酸等）；其次有机小分子聚合为生物大分子（如蛋白质和核酸）；随后生物大分子组装成能表现原始代谢与生殖特征的核酸-蛋白质多分子体系（如团聚体或微球体）；最后形成具有界膜的原始细胞，从而为达尔文进化奠定基础。
烟草花叶病毒｜Tobacco mosaic virus
烟草花叶病毒（TMV）是一种植物病毒，形态呈杆状，其衣壳由蛋白质亚基螺旋对称排列构成，属于螺旋对称的典型代表。
支原体｜mycoplasma
支原体是一类属于真细菌的原核生物，是目前已知最小的细胞，直径仅约100 nm。作为原核细胞，它具有细胞膜、细胞质和拟核等基本结构，但无核膜包被的细胞核。支原体在进化上属于原核生物多样性的重要分支。
巴斯德｜Pasteur
巴斯德（1822—1895）是法国科学家，通过著名的鹅颈瓶实验彻底否定了“自生论”，证明微生物不能自然发生。他还证明微生物能引发疾病，发明了灭活和减毒疫苗，成功用于预防狂犬病等传染病。
病毒｜virus
病毒是一种严格在活细胞内寄生的非细胞型感染因子，成熟的胞外病毒颗粒称为病毒粒子。其基本结构由核酸（DNA或RNA）核心和蛋白质衣壳组成，形体极其微小，形态有杆状、球状或蝌蚪状等。病毒无完整的酶系统，不能独立生活和制造ATP，只能在进入特定活细胞后借助宿主的代谢系统复制核酸和合成蛋白质，最后装配成新的病毒粒子。病毒具有特定的宿主范围，可引起多种动、植物疾病，传染性强且变异快，某些病毒核酸可整合到宿主基因组中诱发肿瘤。
放线菌｜actinomycetes
放线菌是一类原核生物，在分类上属于细菌域中的真细菌类群，与细菌、蓝细菌等并列。
古核生物｜Archaea
古核生物（Archaea）是一类原核生物，与真细菌共同构成原核生物的两大域。其16S rRNA序列特征性片段为AAACU UAAA G，区别于真细菌。大多栖息于极端环境，如超嗜热古核生物可在90℃以上生存。细胞为原核细胞，结构简单，无核膜包被的细胞核。根据16S rRNA序列分析，可细分为泉古菌门、广古菌门、古生古菌门和纳古菌门等类群。
古核生物域｜Archaea
古核生物域（Archaea）又称古细菌域，是依据16S rRNA序列分析建立的、与细菌域和真核生物域并列的生命三域之一。该域可细分为泉古菌门、广古菌门、古生古菌门和纳古菌门等类群，广泛栖息于极高温、高盐、厌氧等现代生物难以生存的极端环境。古核生物具有独特的分子系统发育特征，在进化上与细菌和真核生物有显著差异，是揭示早期生命演化的重要研究对象。
古细菌｜archaea
古细菌（archaea）又称古核生物，是原核生物的一个域，与真细菌并列构成细菌的两大域。其代表类群包括泉古菌门、广古菌门等，许多种类栖息于高温、高盐等极端环境。基于16S rRNA序列分析，古细菌在进化上区别于真细菌，是最古老的生命形式之一。
荚膜｜capsule
荚膜是某些原核细胞（如细菌）细胞壁外的一层黏稠多糖类胶状外套，具有保护细胞、帮助细菌适应环境的功能。荚膜可构成致病因子，如肺炎链球菌的荚膜使其菌落光滑并具致病性。
水热喷口｜hydrothermal vent
水热喷口是海底洋嵴上喷出高温热水和还原性气体（如H₂S、H₂、CH₄等）的地质结构。它可能为早期地球生命起源的化学进化提供能量和还原性环境，与生物大分子非生物合成的海相起源假说相关。
伍斯｜Woese
伍斯（C. R. Woese）是美国微生物学家，他于20世纪70年代通过对原核生物16S rRNA和真核生物18S rRNA序列的同源性比较，提出生命三域分类学说，将生物分为古核生物、细菌和真核生物三个域，该学说基于rRNA作为分子进化时钟的原理。
真核生物域｜Eukaryota
真核生物域（Eukaryota）是生命三域分类系统中的一个域，包含所有由真核细胞构成的生物。真核细胞具有由核膜包被的细胞核和原生质膜包围的细胞器，结构比原核细胞复杂。真核生物域包括原生生物、真菌、植物和动物等类群，其成员既包括单细胞生物也包括多细胞生物。该域生物由原核生物进化而来，在细胞分化与整体结构上表现出高度的多样性与统一性。
原核生物｜prokaryote
原核生物是地球上最早出现的细胞生命形式，与细菌几乎同义，分为真细菌和古核生物两域。它们没有由核膜包被的细胞核，缺乏膜包被的细胞器，但具有裸露的遗传物质。原核生物具有多样的营养类型，包括光能自养、化能自养等，在物质循环中作为生产者和分解者发挥关键作用。
真细菌｜Eubacteria
真细菌（Eubacteria）是原核生物的两大域之一，与古核生物并列，包括细菌、蓝细菌、放线菌、螺旋体、衣原体、立克次氏体和支原体等类群。其多样性涵盖遗传、物种和生态层次，尤以营养和代谢类型多样为特征，根据碳源、能源和电子供体可分为光能自养、化能自养、光能异养和化能异养等类型。
真细菌域｜Bacteria
真细菌域是生命三域分类学说中的一域，包括细菌、蓝细菌、放线菌、螺旋体、衣原体、立克次氏体和支原体等原核生物。其16S rRNA序列特征为AAACU CAAA，区别于古核生物。真细菌在营养和代谢类型上极为多样，可分为光能自养、化能自养、光能异养和化能异养等类型。
杆状体｜rhabdite
杆状体是扁形动物涡虫表皮中的成杆状体细胞产生的一种杆状结构，它能排到体外，在水中成为黏液，帮助纤毛的打动，使虫体在黏液上滑行。
黄素单核苷酸｜flavin mononucleotide
黄素单核苷酸（flavin mononucleotide, FMN）是一种黄素衍生物，作为蓝光受体向光素的生色团，可吸收蓝光并具有蓝光诱导的蛋白激酶活性。
六原型｜hexarch
六原型(hexarch)指根的初生木质部在横切面上具六个放射状的脊或束，属于多原型的一种，常见于某些单子叶植物和部分双子叶植物根的初生结构。
三原型｜triarch
三原型是植物根初生木质部的一种结构类型，其横切面呈星芒状，具有三个辐射状的脊（木质部束），由原生木质部和后生木质部组成，负责水分和矿物质的输导。
EB病毒｜Epstein-Barr virus
EB病毒是一种能诱发人类肿瘤的致癌病毒。其DNA可整合到宿主细胞核中，刺激细胞不受控制地增殖，从而引起肿瘤。它属于脊椎动物病毒，与疱疹病毒、HIV等同为已知的与人类肿瘤相关的病毒。
RNA世界假说｜RNA world hypothesis
RNA世界假说是一种关于生命早期进化的学说，主张原始的遗传和催化功能均由RNA承担，即RNA同时作为第一个基因和唯一的催化剂。该假说设想RNA基因组可自我复制，并通过无mRNA和tRNA参与的原始转录翻译系统合成蛋白质，随后这些更高活性的蛋白质酶取代RNA酶，辅助RNA复制，推动原始生命体系演进。
病毒粒子｜virion
病毒粒子（virion）是指成熟的、具有感染性的胞外病毒颗粒。其基本结构由核酸核心（DNA或RNA）和外围的蛋白质衣壳组成，两者复合体称为核壳。病毒粒子在细胞外呈无生命的大分子状态，不能生长和分裂，但进入特定活细胞后，可利用宿主系统复制并装配成新的病毒粒子。
病毒增殖｜viral replication
病毒增殖（viral replication）是指病毒侵入特定活细胞后，借助宿主细胞的能源系统、tRNA、核糖体及复制、转录、翻译等生物合成体系，进行病毒核酸复制和蛋白质合成，最终装配成结构完整、具有侵染力的成熟病毒粒子的过程。病毒在细胞外不能生长和分裂，其增殖完全依赖宿主细胞的代谢机制。
蛋白质起源说｜Protein-first hypothesis
蛋白质起源说是关于非细胞形态原始生命诞生的一种假说，强调蛋白质等大分子在形成多分子体系过程中的核心作用。该学说主要由奥巴林的团聚体理论和福克斯的微球体理论支持，认为多肽、蛋白质和核酸等可自发形成具有界膜的团聚体或微球体，这些结构能表现出原始代谢、生长和出芽生殖等生命特征。
福克斯｜Fox
福克斯（F. Fox）是通过实验提出微球体学说的科学家。他将类蛋白与核酸加热浓缩，形成直径约1~2μm的微球体，其表面有双层膜，并能选择性吸收介质中类蛋白而表现出“生长”和“繁殖”的特征，为生命起源研究中非细胞形态原始生命的诞生提供了实验模型。
古核生物域-真核生物域｜Archaea-Eukarya
古核生物域-真核生物域是基于16S rRNA（原核）和18S rRNA（真核）序列同源性分析提出的一个进化支，包含古核生物域和真核生物域，与细菌域并列于生命三域系统。该支系显示古核生物与真核生物具有更近的共同祖先，区别于细菌，是分子系统发育的重要结论。
古生古菌门｜Korarchaeota
古生古菌门（Korarchaeota）是古核生物域中的一个门，基于16S rRNA序列分析划分，代表类群为超嗜热古菌。该类古菌目前尚不能在实验室中进行纯培养，仅可通过荧光原位杂交等分子技术检测证实其存在，属于有活力但不可培养的微生物（VBNC）。
杆菌｜bacillus
杆菌是一类形态呈杆状或棒状的单细胞原核生物，属于细菌的基本形态之一。其细胞结构简单，一般具有细胞壁，部分种类可形成芽孢等特殊结构以适应环境。例如枯草芽孢杆菌即为典型的杆菌，广泛存在于土壤和水中，参与物质循环。
化能异养型｜chemoheterotrophy
化能异养型是一种营养类型，其生物只能依靠有机物氧化获得能源和碳源，即碳源和能源均来自有机物。这类生物通过氧化有机物释放的能量驱动生命活动，并利用有机物作为构建自身物质的碳骨架。大多数微生物（如真细菌）属于化能异养型。
化能自养型｜chemoautotrophy
化能自养型是一种营养类型，指生物以二氧化碳为主要碳源，通过氧化无机物获得能量。这类生物属于自养生物，无需依赖有机物作为碳源或能源。其能量代谢基于无机物的氧化过程，常见于某些细菌和古菌。
核酸起源说｜nucleic acid origin hypothesis
核酸起源说是关于生命起源化学进化阶段的一种假说，认为核酸（特别是RNA）先于蛋白质出现，早期RNA兼具遗传信息载体和催化功能，并在此基础之上与后来合成的蛋白质形成相互依赖、相互调控的多分子体系，进而演化出原始细胞。
光能异养型｜photoheterotrophy
光能异养型是指能源来自日光、碳来源于有机物的营养类型。这类生物不能以二氧化碳作为主要碳源，必须从外界摄取有机物来合成自身物质，但能利用光能进行代谢。在营养类型分类中，它与光能自养型、化能自养型、化能异养型并列，属于异养的一种特殊形式。
光能自养型｜photoautotrophy
光能自养型是以CO₂为唯一或主要碳来源、以光为能源的营养类型。这类生物能利用光能进行光合作用，将无机碳转化为有机碳，实现自养生长，不依赖外界有机物。这是微生物四大营养类型之一，代表生物如植物和某些光合细菌。
广古菌门｜Euryarchaeota
广古菌门（Euryarchaeota）是古核生物域（古细菌域）中基于16S rRNA序列分析划分的一个主要类群，包括产甲烷古菌、极端嗜盐菌、极端嗜热嗜酸菌以及嗜酸嗜热的热原体等，其成员多栖息于极端环境，体现了古菌在生态与代谢上的多样性。
霍乱弧菌｜Vibrio cholerae
霍乱弧菌是一种原核生物，属于细菌。其基因组由一大一小两个环状DNA分子构成。
弧菌｜Vibrio
弧菌是细菌的一类，属于原核生物中的真细菌域。
菌落｜colony
菌落（colony）是由单个或多个微生物细胞在固体培养基表面或内部繁殖形成的肉眼可见的细胞集群，一个菌落通常含有数百万个细菌细胞。它是微生物学中进行菌种分离、纯化、计数和鉴定的基本单位，不同微生物的菌落在形态、颜色、透明度等方面具有特征性差异，可用于初步鉴别。
立克次氏体｜Rickettsia
立克次氏体是一类原核生物，属于真细菌域，为单细胞微生物，在生物分类上与细菌、衣原体、支原体等并列。
链霉菌属｜Streptomyces
链霉菌属（Streptomyces）是一类广泛分布的丝状原核生物，属于细菌域、放线菌纲，是放线菌中最大的属。菌体呈分枝丝状，可分化形成基质菌丝和气生菌丝，气生菌丝成熟后断裂产生成串的分生孢子。许多种可产生具有重要医药价值的抗生素等次级代谢产物，在土壤有机质分解和生态循环中起关键作用。
流感病毒｜influenza virus
流感病毒是引起流行性感冒的病原体，属于RNA病毒。它有A、B、C三个主要病毒株，其中A型流感病毒又分为多个亚株，各型之间的抗原性无共同之处，不能交叉免疫。流感病毒变异快，传染性强，可通过接种疫苗进行预防。
螺菌｜Spirillum
螺菌是细菌的一种基本形态，菌体呈螺旋状弯曲。
螺旋菌｜Spirochetes
螺旋菌(spirillar bacteria)是细菌三种基本形态之一，指细胞呈螺旋状的单细胞原核生物。其形态特征为菌体弯曲，属于原核生物中的真细菌类群。
米勒｜Miller
米勒（S. L. Miller）是一位美国科学家，1953年在其导师尤里指导下，进行了著名的模拟原始大气雷鸣闪电的实验，从无机物合成了20种有机化合物，其中包括4种构成生物蛋白质的氨基酸，为生命起源的化学进化假说提供了有力证据。
纳古菌门｜Nanoarchaeota
纳古菌门（Nanoarchaeota）是古菌域的一个门，代表类群为2005年在北冰洋海底发现的骑火球纳米古生菌（Nanoarchaeum equitans）。该菌寄生生活，是已知最古老、最简单、最微小的古核生物，细胞大小仅为大肠杆菌的1/160，基因组约500万个碱基对，比已知最小支原体还少。纳古菌门与其他古菌门（如泉古菌门、广古菌门）并列，在古菌系统发育中占据独特地位。
潘多拉病毒｜Pandoravirus
潘多拉病毒（Pandoravirus）是2013年发现的一类超大型病毒，寄生于海洋沉积物中的变形虫体内，其颗粒较一般病毒显著更大。
疱疹病毒｜herpesvirus
疱疹病毒是一类能引起人类疾病的病毒，是性传播疾病生殖器疱疹的病原体。该病毒属于致癌病毒，其DNA可整合到宿主细胞核中，刺激细胞不受控制地增殖，从而诱发肿瘤。感染后典型症状为生殖器部位出现红色小疱，继而发展成水疱、浅表性溃疡并结痂。
乳酸杆菌｜Lactobacillus
乳酸杆菌是一类杆状细菌，能通过乳酸发酵将糖类转化为乳酸。在人体某些部位如阴道表面，它作为正常菌群，分泌乳酸维持局部低pH环境，从而抑制大多数细菌和真菌的生存。
泉古菌门｜Crenarchaeota
泉古菌门（Crenarchaeota）是根据16S rRNA序列分析划分的古核生物域（古细菌域）的一个门，代表类群包括硫还原球菌和硫化叶菌等，多为栖居于极端环境（如高温、酸性环境）的古菌。
朊粒｜prion
朊粒是一类引起哺乳动物中枢神经系统海绵状脑病的感染性病原物质，如牛海绵状脑病（疯牛病）、羊瘙痒症、人类的克鲁病和克雅病等。其具有很强的感染力，可通过食入含有病原的组织（如脑和脊髓）传播。
三域分类学说｜Three-domain system
三域分类学说是20世纪70年代由伍斯等人通过比较原核生物16S rRNA和真核生物18S rRNA序列同源性提出的生物分类系统，将生命世界分为细菌域、古菌域和真核生物域。其核心依据是rRNA序列差异能反映进化关系，分析发现原核生物中真细菌与古菌在序列上截然不同，从而将原核生物分列为两个独立的域。
生命｜life
生命是地球上的非生命物质经过长期化学进化形成的自然现象，其维持依赖新陈代谢持续与环境进行物质和能量交换，一旦交换终止生命即告结束。
生命的三域分类学说｜three-domain classification of life
生命的三域分类学说是由伍斯等人于20世纪70年代，基于对原核生物16S rRNA和真核生物18S rRNA序列同源性比较而提出的生物系统发育学说。该学说将生物界重新划分为细菌域、古菌域和真核生物域三个大类。其关键依据是核糖体rRNA作为分子进化时钟，揭示了原核生物内部存在真细菌与古核生物两大根本不同的分支，且真核生物与古核生物亲缘关系更近。这一学说突破了传统分类，反映了生物进化的真实系谱。
生命起源｜origin of life
生命起源是指地球上的生命由非生命物质经过长期化学进化而自然发生的历史过程。这一过程始于原始地球的还原性大气和原始海洋，在紫外线、闪电等能量作用下，无机物合成小分子有机物，进而聚合成生物大分子，最终形成原始生命。
炭疽芽孢杆菌｜Bacillus anthracis
炭疽芽孢杆菌（Bacillus anthracis）是一种杆状细菌（bacilli），属于芽孢杆菌属，能在生活史一定阶段形成高度抗逆的休眠体——芽孢，芽孢壁厚，可抵抗干燥、热、辐射和化学药物等恶劣环境。它是引起人畜共患急性传染病——炭疽的病原菌。
微球体学说｜microsphere theory
微球体学说是福克斯（F. Fox）提出的关于化学进化中非细胞形态原始生命诞生的假说。该学说认为，类蛋白与核酸在加热浓缩条件下可形成直径约1~2μm的胶质小体，即微球体。微球体表面具有双层膜结构，能选择性吸收介质中的类蛋白，表现出“生长”和“繁殖”等原始生命特征。
团聚体学说｜coacervate theory
团聚体学说是由奥巴林提出的关于生命起源的学说，属于化学进化阶段中非细胞形态原始生命诞生的蛋白质起源说。该学说认为，在原始地球条件下，多肽、蛋白质、核酸、多糖、磷脂等生物大分子在胶体溶液中可凝聚形成直径约1~500μm的“团聚体小滴”，其外围增厚形成明显界限，构成一种原始的膜。团聚体小滴具有原始代谢特性，能从周围介质中吸收物质而“生长”，并能以出芽方式“繁殖”，表现出某些生命特征。
细菌视紫红质｜bacteriorhodopsin
细菌视紫红质是某些古菌细胞膜上的一种光敏色素蛋白，由视蛋白与视黄醛结合而成，能吸收光能并发生构象变化，将质子从膜内泵至膜外，形成跨膜质子梯度，进而驱动ATP合成。
衣壳｜capsid
衣壳是病毒粒子外围由蛋白质亚基（壳粒）缠绕组成的保护性外壳，包裹核酸核心。壳粒排列高度对称，呈螺旋对称（如杆状病毒）或二十面体对称（如球状病毒）。衣壳与内部核酸（髓部）共同形成核壳，是病毒基本结构的重要组成部分。
衣原体｜Chlamydia
衣原体是一类原核生物，属于真细菌域，与细菌、蓝细菌、放线菌、螺旋体、立克次氏体和支原体等同为原核生物主要类群。
芽孢｜endospore
芽孢是某些细菌在生活史的一定阶段产生的特殊休眠体，壁厚，具有抗干燥、抗热、抗辐射和抗化学药物等特性，能使细菌在恶劣环境下存活，并可保持休眠状态较长时间。
真核生物｜eukaryote
真核生物是一类由真核细胞构成的生物，细胞结构较原核细胞复杂。它们包括原生生物、真菌、植物和动物等类群，既有单细胞种类，也有多细胞种类。真核生物由原核生物进化而来。
原病毒｜provirus
原病毒（provirus）是指某些反转录病毒（如 HIV）在感染宿主细胞后，其基因组 RNA 经反转录形成的双链 DNA 整合到宿主染色体上的一种潜伏状态。整合后的原病毒 DNA 随宿主染色体复制而遗传，使感染进入潜伏期。当宿主细胞被激活时，原病毒 DNA 可转录产生病毒 RNA 和蛋白质，进而组装成新的病毒粒子。
原核生物化石｜prokaryotic fossils
原核生物化石是保存在地层中的古老原核生物的遗骸或印迹，是已知最古老的生命化石记录，出现于约35亿年前。它们见证了原核生物作为地球上最早生命形式，在真核生物出现前独领风骚超过18亿年的演化历史，为研究生命起源和早期进化提供了直接证据。
真细菌界｜Eubacteria
真细菌界是生物三域分类系统中的一个域，包含典型的原核生物，与古核生物界和真核生物界并列。其成员包括细菌、蓝细菌、放线菌、螺旋体、衣原体、立克次氏体和支原体等。真细菌的16S rRNA有一段特征序列(AAACU CAAA)，以此区别于古核生物。它们具有丰富的营养和代谢类型，如光能自养、化能自养、光能异养和化能异养等。
原始细胞｜protocell
原始细胞（protocell）是生命起源过程中，由核酸与蛋白质等生物大分子构成的、被膜包围的、能进行物质选择性吸收和原始代谢的多分子体系。它是化学进化的第四阶段，具有相互依赖、相互调控的核酸-蛋白质网络，可能包含无mRNA和tRNA参与的原始转录翻译系统。原始细胞通过膜与外界分隔，形成独立稳定体系，可被自然选择精制，是向真正细胞演化的过渡形式。
原始核｜prokaryon
原始核是原核生物细胞中无核膜、无核仁的类核区，又称中心质，含有裸露的环状DNA，不与组蛋白结合，不形成染色体，但行使核功能。