《生命和家園 17》

在大氧化事件後半段的時間裏，地球上出現了真核單細胞生物，所有藻類，植物，和動物，當然也包括人類的共同祖先。

有必要說明一下：藍藻不屬於藻類。它其實是細菌，一種原核單細胞生物。通常細菌隻有幾微米的大小，而真核細胞比細菌大上一萬倍到十萬倍。細菌結構簡單，所有的DNA等遺傳物質以及蛋白質等新陳代謝物質都懸浮在細胞液裏。細菌體內隻有核糖體一種細胞器。核糖體是RNA依照基因編碼序列，將氨基酸合成為蛋白質的場所。而真核細胞是一個相當複雜的係統。它有一個確定的細胞核，內存絕大部份的DNA染色體，還有內質網，線粒體，核糖體，高爾基體，以及溶酶體等眾多具有特定功能的細胞器。真核細胞無疑是生命在自然演化中的一次偉大成就。

原核生物的細菌隻有一條環狀的DNA染色體。所有的遺傳基因挨個按順序排列著。但是真核生物的細胞有多個線狀的DNA染色體，往往成對出現。很多的沒有編碼功能的間隔序列（內含子）穿插在DNA序列裏將有功能的基因（外顯子）分離開來。線狀的DNA染色體末端有端粒體。染色體分裂時，端粒體會受到損害而一次次地變短。這樣就限製了細胞和生命體的壽命。細菌的環狀閉合染色體就不存在這個問題。但是環狀染色體和分裂複製時容易產生纏繞的麻煩。細菌的基因裸露在外。真核細胞裏的基因在組蛋白結合，就像包裹在蛋白質裏。但是真核細胞的基因裏包含了許多細菌的基因，尤其是那些內含子，甚至連序列都一樣。真核細胞的起源應該和細菌有關聯。

沃斯曾經研究生命係統演化的發生過程。他從大量的原核生物和真核生物的核糖體中提取出RNA序列進行比較。他發現地球上所有生命可以歸屬於細菌域，真核生物域，還有古菌域。古菌和細菌一樣都是原核生物，但是它們的細胞膜結構，酶合成反應，以及DNA組成都不盡相同。沃斯的基因對比研究表明古菌比細菌更接近真核細胞。古菌的DNA外麵也包裏有類似的組蛋白。真核細胞的基因複製和蛋白質合成機製也更類似於古菌。那麽，如何理解真核細胞與細菌和古菌的關係？

這時問題的關鍵就在線粒體上。薩根的第一任妻子瑪格利斯在對微生物的研究時觀察到線粒體外膜的輸運蛋白質和細菌細胞膜的一致。線粒體內膜的一種磷脂成分也隻有在細菌細胞膜裏才能找到。線粒體在真核細胞中能夠獨立分裂複製。這種形式和細菌的胞裂繁殖一樣。線粒體內含有和細菌一樣的單獨一條環狀DNA。於是，瑪格利斯提出了真核生物起源的共生理論。二十多億年前地表氧氣的產生促生了一種變形菌。它們利用氧氣進行新陳代謝活動。在地球上的某個地熱地區，一個變形菌和一個古菌融合了。我們不知道是古菌吞噬了變形菌，還是變形菌主動進入到古菌體裏。這樣的嚐試可能有無數次。終於，也許是緣份，在一次命中注定的邂逅中，兩個生命機體的融合成功了。變形菌在古菌體內沒有分解。它存活了，轉變成後來的線粒體。真核細胞就是這樣的一個混合體。也可以說真核細胞體內含有生命體，是更高層次的複合生命體。真核細胞以後還能以類似的方式捕獲了原始藍藻細菌，將它轉變成葉綠體，促成細胞內光合作用的新陳代謝物質合成。這種真核生物就是藻類和植物的祖先。

—寫於2022年11月2日（圖片來自網絡）