如果沒有兩個原核生物(沒有細胞核的微小生命形式)在古代的融合,人類今天可能無法行走在地球表面。這是美國加州大學洛杉磯分校的分子生物學家詹姆斯·雷克在近期的《自然》雜志網絡版上提出的關于原核生物與生命進化的最新重大見解。
內共生指的是一個細胞生活在另一個細胞內。如果兩個細胞共存足夠長的時間,就會交換基因。它們在融合的同時往往會保留自己的細胞膜,有時還會保留自己的基因組。
雷克首次發現了專屬原核細胞的內共生現象。所有其他已知的內共生都涉及真核細胞——含有一個核的細胞。真核細胞可在包括人類在內的動物和植物等所有多細胞生命中找到。
雷克表示,這種關系產生了地球上完全不同的生命類型,以前人們總認為需要真核細胞才能做到這一點,但現在看來這是不對的。雷克在《自然》雜志發表的論文中指出,兩組原核生物——放線菌和梭菌融合在一起產生了雙膜原核生物。
雷克說,沒有這一事件就不會產生更高級的生命。在當時,這兩種早期原核生物正處于不斷進化之中,且地球的大氣層中還沒有氧氣。人類根本無法生存,只有無氧呼吸的生物體可以存活下來。
地球上氧氣的出現是這些雙膜原核生物的子群——藍藻導致的。藍藻利用太陽的能量經光合作用產生氧氣。它們的產量非常之大,并將氧氣泵入大氣層中,人類沒有它們就無法呼吸。此外,雙膜原核生物的融合產生了存在于每個人體細胞中的線粒體。雷克說,雙膜原核生物抓住了陽光這個巨大的能源,它們是如此成功,以至于它們要比其他原核生物具有更多的遺傳多樣性。
美國宇航局天體生物學研究所主任卡爾·皮爾徹表示,對于了解一群生物體如何學會利用陽光,從而影響到地球上曾經發生過的最大的環境變化來說,此項工作是一項重大的技術進步。
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