《生命和家园 17》

在大氧化事件后半段的时间里，地球上出现了真核单细胞生物，所有藻类，植物，和动物，当然也包括人类的共同祖先。

有必要说明一下：蓝藻不属于藻类。它其实是细菌，一种原核单细胞生物。通常细菌只有几微米的大小，而真核细胞比细菌大上一万倍到十万倍。细菌结构简单，所有的DNA等遗传物质以及蛋白质等新陈代谢物质都悬浮在细胞液里。细菌体内只有核糖体一种细胞器。核糖体是RNA依照基因编码序列，将氨基酸合成为蛋白质的场所。而真核细胞是一个相当复杂的系统。它有一个确定的细胞核，内存绝大部份的DNA染色体，还有内质网，线粒体，核糖体，高尔基体，以及溶酶体等众多具有特定功能的细胞器。真核细胞无疑是生命在自然演化中的一次伟大成就。

原核生物的细菌只有一条环状的DNA染色体。所有的遗传基因挨个按顺序排列着。但是真核生物的细胞有多个线状的DNA染色体，往往成对出现。很多的没有编码功能的间隔序列（内含子）穿插在DNA序列里将有功能的基因（外显子）分离开来。线状的DNA染色体末端有端粒体。染色体分裂时，端粒体会受到损害而一次次地变短。这样就限制了细胞和生命体的寿命。细菌的环状闭合染色体就不存在这个问题。但是环状染色体和分裂复制时容易产生缠绕的麻烦。细菌的基因裸露在外。真核细胞里的基因在组蛋白结合，就像包裹在蛋白质里。但是真核细胞的基因里包含了许多细菌的基因，尤其是那些内含子，甚至连序列都一样。真核细胞的起源应该和细菌有关联。

沃斯曾经研究生命系统演化的发生过程。他从大量的原核生物和真核生物的核糖体中提取出RNA序列进行比较。他发现地球上所有生命可以归属于细菌域，真核生物域，还有古菌域。古菌和细菌一样都是原核生物，但是它们的细胞膜结构，酶合成反应，以及DNA组成都不尽相同。沃斯的基因对比研究表明古菌比细菌更接近真核细胞。古菌的DNA外面也包裏有类似的组蛋白。真核细胞的基因复制和蛋白质合成机制也更类似于古菌。那么，如何理解真核细胞与细菌和古菌的关系？

这时问题的关键就在线粒体上。萨根的第一任妻子玛格利斯在对微生物的研究时观察到线粒体外膜的输运蛋白质和细菌细胞膜的一致。线粒体内膜的一种磷脂成分也只有在细菌细胞膜里才能找到。线粒体在真核细胞中能够独立分裂复制。这种形式和细菌的胞裂繁殖一样。线粒体内含有和细菌一样的单独一条环状DNA。于是，玛格利斯提出了真核生物起源的共生理论。二十多亿年前地表氧气的产生促生了一种变形菌。它们利用氧气进行新陈代谢活动。在地球上的某个地热地区，一个变形菌和一个古菌融合了。我们不知道是古菌吞噬了变形菌，还是变形菌主动进入到古菌体里。这样的尝试可能有无数次。终于，也许是缘份，在一次命中注定的邂逅中，两个生命机体的融合成功了。变形菌在古菌体内没有分解。它存活了，转变成后来的线粒体。真核细胞就是这样的一个混合体。也可以说真核细胞体内含有生命体，是更高层次的复合生命体。真核细胞以后还能以类似的方式捕获了原始蓝藻细菌，将它转变成叶绿体，促成细胞内光合作用的新陈代谢物质合成。这种真核生物就是藻类和植物的祖先。

—写于2022年11月2日（图片来自网络）