本篇要说的,是一个二十亿年前,真核细胞的祖先如何依靠“围墙”打赢“第一次丧尸危机”的故事 。
真核细胞的象征初中生物就学过细胞的结构,动物细胞结构主要有细胞核、细胞质、细胞器、细胞膜 。由这些结构组成的细胞是真核细胞,之所以叫这个名字正如字面上的意思——这些细胞都有细胞核 。
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真核细胞的出现于大约15~20亿年之前,它们是进化史中最重要的一步,因为突破了细菌的体积限制,它们可以长得非常大,平均来说是细菌的1万~10万倍,拥有了充裕的空间之后,细胞才得以大展身手,进化出复杂的细胞器和功能,而高度复杂的功能使协作成为可能,多细胞生物的出现也依赖于此;世界上所有的复杂生命都是由真核细胞组成的,人类当然也不例外,这是生命第一次跃升的基础 。
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当我第一次知道真核细胞的出现源于一次偶然——一枚古菌吞下了一枚细菌之时,我想当然地认为那枚细菌是细胞核 。但是随后我就了解到,其实被吞的可怜细菌是线粒体,当然后来还吞下了一些可以光合作用的蓝细菌,也就是叶绿体的原型 。
不过这与细胞核都没有关系,细胞核是一个特殊结构,它既非继承自古菌也非继承自细菌,完全是真核细胞出现后才进化出的,也就是说它有必须存在的意义,那么这个意义到底是什么呢?
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细胞核之迷这个难题目前还有一定的争议性,但是有一种猜想的可能性较高,我们似乎可以从其中窥探到可怕的、真核生命最初的“丧尸危机” 。
首先让我们来认识一下细胞核——我们都知道这是一个包裹着DNA的球形结构 。细胞核的外层并不是一个完全独立的结构,本质上来说它是内质网的一部分,多数细胞核还保持着与内质网的连接 。也就是说细胞核在进化上是来源于内质网的变形,它的表面存在着数量很多的核孔方便与细胞质进行物质交换,也就是将信使RNA释放到细胞质中合成蛋白质 。
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【细胞核起什么作用 细胞核的功能】
细菌不仅没有细胞核,就连DNA也与真核生物的不同,细菌的DNA通常是环状的 。但是真核生物则不同,正如我们所知人类有23对染色体,DNA都是断成一节一节的 。
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更有意思的是我们自认为理应更高级的真核细胞DNA其实利用率非常低,细菌的DNA非常精炼,没有多余无用的信息,几乎每个基因都有实际用处;但真核细胞则显得非常怪异,绝大多数都是从来不会表达的DNA,这在初中生物中也有学过,叫“内含子”,人类的DNA长链中高达98.5%都是“内含子”!
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人类常常惊叹于生命的精致与优雅,自然总是会在一些精妙的地方表现出实用与美感的完美结合,所以早期生物学家虽然不知道内含子是干什么用的,但是他们相信这一定有不为我们所知的特别用处,可能其中就藏着我们胜过细菌的关键 。当年我们的生物老师是这样说的——这些多余的DNA是用来缓冲突变的,因为多数突变是有害的,如果发生在外显子中对生物生存就会很不利,所以需要大量的内含子来缓冲 。
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当年的我虽然小,但是却对这种说法感到奇怪——突变是概率事件,无论塞多少无用的基因进去也不可能减少有用基因的突变,每两个碱基之间的突变是不会相互影响的 。
事实证明,当年的我虽然没有站起来大声质疑老师,但确实猜对了,内含子并不是用来应对突变的,事实上它们一开始的出现根本不是进化所需(但现在确实有用),而是一次可怕的“丧尸围城”,肆虐在我们基因组中的“丧尸基因”疯狂地复制着自己,而它们就是内含子的来源了 。
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疯狂复制
生命史上的第一次丧尸危机这里所说的“丧尸基因”倒不是说它会让生物体变在丧尸,而是说它们有一种非常糟糕的、类似丧尸的特征——无限增殖 。
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