yifanliu992022-10-06 21:44

5792

真核生物诞世史诗

【摘要】文章以拟人的方式讲述了一个真核细胞演化内共生假说的故事

真核生物诞世史诗

如今的生物界可谓是三分天下:古细菌界、真细菌界、真核生物界,共同演绎出今天多彩而充满活力的地球生物圈。可生物界没有诸葛孔明隆中对,这天下如何从古细菌、真细菌手里划出一块真核生物的地盘呢?对于这件传奇三分天下,人类莫衷一是,谜团困扰着一代又一代人,却有神话般的故事,引人遐想……

事情也许还要从地球上刚出现古细菌开始。那时的地球,氧气浓度没有那么高,原始生命(细菌等)靠化能合成作用,从硫化氢等物质中抽取有限的能量,释放氧气。这看似和平的年代慢慢过去……岁月如梭,时光荏苒,一场危机却在悄然酝酿,地球上真正的第一次生物浩劫就开始了:大氧化事件。氧气对于今天的人类来说再不过稀松平常,可在对于大部分原始生物来说,氧气是垃圾、是毒药、是“大规模杀伤性武器”,相比洪水猛兽之于人类有过之而无不及。蓝藻的大规模兴盛,释放了大量氧气作为原始的化学武器,杀死了大量的厌氧细菌。与此同时,好氧细菌随着氧气浓度增高而繁盛。原始生命王位的迭代就这样悄无声息,却又安静得致命。

曾经的地盘被拱手让人,古细菌处于存之绝续的危难关头!!!

菌难当头之际,古细菌内部分成了两个派别:固政派和共生派。固政派主张固守孑遗的根据地,在此处继续原来的生活,这的确是一条很好的出路,这里古菌世代繁衍生息,仗有海底火山天险地利,高盐高温,外面的生物与有害物质很难进来,易守难攻。还有取之不尽的地热与化能合成原料,真乃世外桃源也,世间绝无二处。固政派得到了大部分古细菌的支持。而共生派主张和好氧细菌等缔结盟约,让他们提供氧气处理设备,而由古细菌提供营养物质,互惠互利,一体。这种理念对于古细菌来说是超前的,挑战古细菌原本的生存观念,因而并没有得到很多支持,只是收到了固政派的最后通牒:任尔流放自身,莫要累及他菌。

即便在温暖的火山口,收到通牒的共生派却也感到寒心,但这同时也坚定了他们向外探索的决心。主张革新的共生派怎会满足于蜗居在小小的火山口周围?世界那么大,我想去——哪就去哪,你要我走,我不会留。不是你判我们流放界外,是我们判你留在界内!

共生派说干就干,和根据地外圈的好氧细菌取得了联络,好氧细菌消耗氧气,产生能量,也许还有简单的小分子物质,古细菌利用能量与小分子物质,为好氧细菌提供大分子物质。说起来容易,可实际上这可经历了漫长的演化过程,双方不断谈判协商,互相让步,彼此选择,才最终缔结了盟约,形成了古细菌吞噬好氧细菌的结构。这下古细菌戴上了“潜水装”,终于可以大幅拓展生存空间了!


共生的益处远远超过共生派的预期,大量的能量提供使得古细菌进军世界的过程中“有钱任性”,通过自然选择进化出了更耗能量但也更先进的细胞器,一场细胞内的工业革命来袭,原先的好氧细菌逐渐演化为线粒体,特化为能量车间。更重要的是,共生派完全划清了和固政派的界限——细胞核核膜!他们通过类似于细胞膜内折的方式包住了拟核DNA,原始的细胞核就形成了。共生派从被流放的古细菌殖民者,摇身一变独立了出来,成为了真核生物界的开山鼻祖。我们祖先的祖先的祖先的故事大抵如斯……

神话毕竟只是神话,没有哪个人能亲眼见证那段真正的详尽的历史,既是人类的笔墨之物,总不免局限在人类狭小局限的认知里。神话也有很多个版本,有的说是现有细胞核后有线粒体;有的说是像产甲烷一类的古细菌投靠了粘菌,自己做了线粒体(共营模型);还有的宣称是古细菌精英中的精英自己演化出了复杂的细胞结构(自演化模型)……科学界内各执一词,是真是假,真伪几何?这就要由我们这一辈人去拨开迷雾了。纵使放下真伪,原始真核细胞建立自己一界的伟大史诗,也总能勾起人的好奇心,让我们这些后辈真核生物浮想联翩……


注:文章采用了拟人化的修辞,使得整个演化过程尽量生动、容易理解,但生物的演化方向实际并不具有自主性,而是环境决定的,真核生物产生的内共生假说,可以看做是好氧细菌与古菌“机缘巧合”、“大量试错”的结果。


欢迎你来2023科普中国青年之星创作大赛

指导单位

中国科学技术协会科学普及部

主办单位

中国科普作家协会、科普中国发展服务中心

特别支持单位

中国科普研究所、国防科工局新闻宣传中心、中核集团宣传文化中心

协办支持单位

北京科学技术普及创作协会、上海市科普作家协会、江苏省科普作家协会、浙江省科普作家协会、四川省科普作家协会、湖南省科普作家协会、重庆科普作家协会、陕西省科普作家协会、河北省科普作家协会、福建省科普作家协会、中国科学院大学科学技术协会

青年之星微信公众号

大赛QQ群:852071761

发表评论

遵守互联网相关法规,理性发言!

点击我更换

指导单位

主办单位

特别支持单位

协办支持单位