地球生命的起源 — AP 生物学
1. 早期地球条件与有机分子的非生物合成 ★★☆☆☆ ⏱ 4 min
地球形成于46亿年前，大约在40亿年前冷却到足以形成液态海洋。生命出现前的早期地球大气不含氧气（呈还原性），主要由$CO_2$、水蒸气、甲烷和氨组成。缺氧是关键：氧气是强氧化剂，会立刻分解新形成的有机分子。
1953年，斯坦利·米勒和哈罗德·尤里用一个模拟早期地球的封闭系统检验了该假说：沸水（模拟海洋）、早期大气成分、电极（模拟闪电能量），以及一个收集产物的冷却阱。一周后，他们检测到多种氨基酸，证实在早期地球条件下非生物合成单体是可能的。后续使用更新后的大气成分重复实验，仍然得到了有机单体。
Exam tip: 在AP生物关于生命出现前早期地球的题目中，任何提到存在大量游离氧的选项几乎都是错的。永远记住，游离氧只有在蓝藻进化出产氧光合作用后才会积累。
2. RNA世界假说与原生细胞形成 ★★★☆☆ ⏱ 4 min
单体非生物合成后，通往生命的下一步是：单体聚合为大分子、形成膜包裹的原生细胞，以及可遗传的自我复制机制的起源。非生物单体会在热黏土或多孔岩石上自发聚合，这些物质充当催化剂。脂质会自发形成双层脂质体（原生细胞），维持与环境不同的内部化学环境，让自然选择可以以整个原生细胞为单位发挥作用。
随着时间推移，DNA取代RNA成为主要遗传物质，因为它化学稳定性更高，突变率更低；蛋白质取代RNA成为主要催化剂，因为催化效率更高，功能多样性更丰富。
Exam tip: 在自由问答题（FRQ）中论证RNA世界假说时，你必须明确提到RNA的两个关键特性（信息储存和作为核酶的催化活性）才能拿到满分。大多数学生只提到一个特性，因此会丢分。
3. 真核细胞器起源的内共生学说 ★★★☆☆ ⏱ 4 min
地球上首个生命是原核生物，出现在约35亿年前。真核细胞进化于约18亿至27亿年前。解释线粒体和叶绿体起源的主流模型是内共生学说，由林恩·马古利斯首次正式提出。
有大量有力证据支持该学说：(1) 线粒体和叶绿体拥有和原核生物一样的环状DNA；(2) 它们的核糖体是70S（与原核生物相同，真核细胞质核糖体是80S）；(3) 它们通过二分裂独立于宿主细胞分裂进行复制；(4) 基因组测序证实它们与假说中提出的原核祖先亲缘关系很近。
Exam tip: 当被要求提供支持内共生学说的证据时，优先说DNA和核糖体与原核生物的相似性，而非双层膜特征。双层膜符合内共生，但基因组序列同源性是AP考试阅卷人认可拿满分的最强证据。
4. AP风格概念检测 ★★★★☆ ⏱ 2 min
Common Pitfalls
Why: 学生混淆这两个术语，因为两者都描述生命来自非生命，但自然发生说指的是现代复杂多细胞生命自发形成，这已经被雷迪和巴斯德证伪
Why: 学生夸大了实验结论，这是常见的入门误区
Why: 学生记住了DNA储存信息、蛋白质是催化剂，因此忘记了RNA同时具有两种功能
Why: 学生将（针对线粒体和叶绿体提出的）内共生学说推广到所有细胞器
Why: 学生知道大多数现代生命需要氧气，因此错误地认为氧气一直存在