主题:【原创】生命其实很简单(一)前言 -- 水风

大河奔流 导读 复 88 阅 286588

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2004-11-25 11:18:35
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水风
水风`1554`/bbsIMG/face/0039.gif`70`3573`16141`246740`从五品下:朝散大夫|游击将军`2003-11-04 20:11:45`
天涯只是一步之遥(六) 3

今天来讲一讲单细胞生物和多细胞生物。一般我们都拿细菌和人来作为两者的代表。大家一听,啊呀,两者的差别是这么大阿。其实,从单细胞生物到多细胞生物的进化非常简单,差别小到只是一个蛋白就足够了。

我们以假丝酵母为例,假丝酵母,是酵母菌的一种。酵母菌就是我们家居板块那些大大们用来发面,工厂用来制造啤酒的那些小东东。大都是一个个分散的单细胞小东东。假丝酵母菌是其中的一种。它有一个特点,就是在某些情况下,它可以像普通的酵母菌一样,是分散的,单独的存在;在某些情况下,若干个体会聚集到一起产生丝状的多细胞结构。当我们来分析这两种单细胞和多细胞结构之间的差异的时候,我们发现,其实一个蛋白的突变就足够产生这种多细胞结构了。

这种蛋白其实很简单,就是在分裂之后,把原本要分开的两个细胞连接在一起就够了。这种蛋白的特性就是可以抓住临近细胞上面同种的蛋白,并紧紧的贴到一起。当然了,要拉住一个细胞,一个蛋白是不够用的,但是一个细胞上面有几万,甚至几千个蛋白分子的时候。拉住另外一个细胞就是易如反掌的事情。

那么这种蛋白是怎么产生的呢?当然不会是凭空造出来的。细胞表面原本就有很多种蛋白,编码这些蛋白的基因在复制的时候,会有一个很低的突变率。有些时候,一个核苷酸的突变,就足够把一个原来用于感知外界的感受器蛋白,变成一个邻居抓手。

但是,并不是所有的邻居抓手都会产生合适的多细胞结构,同时又不影响细胞本身的运作。这个概率是非常低的。但是,有了足够的时间和个体,总能产生出一两个这样的蛋白来。

然后,拥有这样一个蛋白的细胞,会产生多细胞的结构。而多细胞结构在某些时候相对于单细胞具有很多的优点,(当然也会有相应的的缺点),这些优点可以保证这种多细胞在其他的单细胞不能生存的环境中存活下来,从而逐步扩大自己的数目,奠定这种细胞存在的基础。

而其它相应产生的变化,会逐渐弥补这种邻居抓手的缺陷,使这个细胞日趋完美。

就这样,一个蛋白,完成了从单细胞到多细胞的进化。

但是我们必须要注意到,这仅仅是一个开始,也是一个过渡阶段。这种多细胞相对于单细胞而言,并没有太多的优势,但是以此为起点,多细胞生物将逐渐进化出多种特性,并逐渐形成种类繁多,外形各异的动物,植物,藻类,以及真菌等多种多样的生命形态。

最近有人提到了寒武纪的生物大爆炸问题,还有我们的邗江生物古化石。就是在寒武纪的地层中突然出现了种类众多的多细胞生物,大多是动物的化石。这就牵扯到一个问题,为什么会在如此短暂的时间内,“当然,在六亿年前的这几千万年,虽然对于人类已经是如此的长了,但是跟地球已经接近35亿年的生命存在,的确是非常短的时间。”出现如此多的种类。我不想再次重复那些无聊的猜测。

只是来谈一谈我自己的一些观点。

首先,多细胞生物相对于单细胞生物,在现在的自然条件下,的确有非常大的优势,但是在地球的历史上的某些阶段中,确实单细胞生物具有绝对的优势。比如说,太阳的活动剧烈,或者外界有大量的流星冲击地球,或者大规模的火山爆发,等等。这些情况下,多细胞生物的存在的确是很困难的。

那么,在寒武纪之前制约多细胞生物存在的主要原因是什么?是空气中氧气的含量。空气中的氧气含量,是在绿色光和生物出现之后,才从没有而逐步上升的。空气中的氧含量在五亿年前达到了顶峰,占空气中总量的约1/4。这个时候,地球上存在过一些巨型的昆虫和节肢生物。同这些巨大的节肢生物一样,绝大多数的动物的体积大小与空气中的氧含量直接成正比。有研究表明,当空气中氧含量降低到15%以下的时候,燃烧便不会存在,目前生存的绝大多数动物种类会有很大的困难。当氧气含量降到10%以下的时候,臭氧层将消失。地球将一览无余的置于紫外线的杀伤之下。除了海洋生物和某些单细胞,那时恐怕没有什么能够存活下来。所以我们有理由相信,在六亿年之前,地球的空气氧含量不超过10%的时候,臭氧层同样是不存在的。所以,多细胞生物和大型生物绝对不可能登陆,即使在海洋中,他们的存在也同时受到氧含量的制约, 而变得不大可能。

之所以说到这些,是因为想让大家明白一个道理,即使产生了适合生物进化的突变,而外界的环境不允许的话,这种进化也是没有可能发生的。李福贵说“超出时代半步,因为超出时代一步是要被烧死的”。可以作为这段历史的注解。

(待续)


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ArKrXe 荐,水风 修改于2004-11-27 12:21:31
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