如果没有两个原核生物(没有细胞核的微小生命形式)在古代的融合,人类今天可能无法行走在地球表面。这是美国加州大学洛杉矶分校的分子生物学家詹姆斯·雷克在近期的《自然》杂志网络版上提出的关于原核生物与生命进化的最新重大见解。
内共生指的是一个细胞生活在另一个细胞内。如果两个细胞共存足够长的时间,就会交换基因。它们在融合的同时往往会保留自己的细胞膜,有时还会保留自己的基因组。
雷克首次发现了专属原核细胞的内共生现象。所有其他已知的内共生都涉及真核细胞——含有一个核的细胞。真核细胞可在包括人类在内的动物和植物等所有多细胞生命中找到。
雷克表示,这种关系产生了地球上完全不同的生命类型,以前人们总认为需要真核细胞才能做到这一点,但现在看来这是不对的。雷克在《自然》杂志发表的论文中指出,两组原核生物——放线菌和梭菌融合在一起产生了双膜原核生物。
雷克说,没有这一事件就不会产生更高级的生命。在当时,这两种早期原核生物正处于不断进化之中,且地球的大气层中还没有氧气。人类根本无法生存,只有无氧呼吸的生物体可以存活下来。
地球上氧气的出现是这些双膜原核生物的子群——蓝藻导致的。蓝藻利用太阳的能量经光合作用产生氧气。它们的产量非常之大,并将氧气泵入大气层中,人类没有它们就无法呼吸。此外,双膜原核生物的融合产生了存在于每个人体细胞中的线粒体。雷克说,双膜原核生物抓住了阳光这个巨大的能源,它们是如此成功,以至于它们要比其他原核生物具有更多的遗传多样性。
美国宇航局天体生物学研究所主任卡尔·皮尔彻表示,对于了解一群生物体如何学会利用阳光,从而影响到地球上曾经发生过的最大的环境变化来说,此项工作是一项重大的技术进步。
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