從地球生命出現,到多細胞生物出現,長達20多億年的時間裡, 地球上只有單細胞生物。一開始是細菌這樣最簡單的單細胞生物。在能量革命之後,出現了攜帶線粒體的單細胞生物。
但是無論如何,它們都還只是單細胞生物。即便到今天,地球生物圈裡數量最多、種類最多、可能也是總重量最多的生物,仍然還是單細胞生物。
多細胞生物肯定是由單細胞生物演化而來的,這點是毫無疑問的,可是這些單細胞生物為什麼會演化成了多細胞生物呢?
你可能都不覺得這是個問題。生物進化從簡單到複雜,從低等到高等,從單細胞到多細胞,這不是規律嗎?
還真不是。
地球生物演化根本沒有方向性可言,只要能活下來,能繁殖後代,這樣的生物就有優勢,就會被選中。
多細胞生物的出現,在技術上雖然很簡單(分裂和分化),但是既然它們出現之後還能活下來並且活得很好,這本身就說明,多細胞生物一定得具備什麼特別的生存優勢才行。
只有找到了這個生存優勢,我們才能真正理解多細胞生物為什麼會出現。
簡單點說,單細胞生物演化成多細胞可以更好的“捕食”或防止“被捕食”。
比如能量革命的起因可能就是一個大個兒的細胞,吞噬了另一個較小的細胞,但是卻沒有把它當食物消化掉,反而讓它寄生在自己體內成為線粒體進而生產ATP,植物細胞中葉綠體的出現也是相同的道理,這也被稱為內共生起源學說。
單細胞生物是可以互相吞噬的,在單細胞生物之間,“貓捉老鼠,老鼠躲貓”的遊戲,大概已經進行了好幾十億年。
可想而知,在這場生存競爭裡,個頭大一點是有好處的: 對於捕食者來說,個頭大就意味著有更強的吞噬能力; 對被捕食者來說,個頭大,也許就能逃脫魔掌。
但是怎麼變大呢?
擁有了線粒體之後,單細胞生物有了更多的能量,當然也可以長得更大。
但是我們必須得說,雖然線粒體提供了幾乎是沒有上限的能量供應,但是單個細胞的尺寸還是有個物理極限。
道理也不難理解: 細胞如果長得太大,就算能量跟得上,物質交換的壓力也會變得太大,因為這些物質總得需要跨越細胞膜,運進有用物質和排出代謝廢物。
對於尺寸很大的細胞來說,用來進行物質交換的細胞膜的表面積就不夠大了。所以在地球生物圈,雖然也存在巨型細胞,但是在大多數情況下,細胞的尺寸一般不會超過幾個到幾十個微米這個數量級。
單個細胞不能變大,生物體還想變大,那怎麼辦呢?
一個簡單的辦法就是:
從單細胞變成多細胞,靠細胞的數量取得尺寸優勢,在吃和被吃的競爭中取得先機。
而且請注意,尺寸變大這件事,對吞噬和被吞噬的雙方都有意義,而且能找到相關的證據。
先說被吞噬者的例子。
研究發現,如果在水中加入一種體型稍大、專門以吃小球藻為食的鞭毛蟲,只需要短短一個月 ,或者10到20代的時間,小球藻就能迅速演化出一種多細胞形態一8個小球藻緊緊靠在一起, 外面還包裹上一層厚厚的“細胞壁”。
這樣一來,它的尺寸就大大超過了它們的天敵,從而逃脫了被吃的命運。
反過來,我們再來看一種吞噬者——領鞭毛蟲。
研究發現,這種以細菌為食的生物有個神奇的特性: 它們能夠在單細胞和多細胞兩個形態之間切換。
科學家做了一個有趣的實驗。在領鞭毛蟲的培養液加入抗生素,抗生素能殺死裡面所有的細菌,也就是它們的食物。在缺少了食物之後,領鞭毛蟲的後代就不再是聚合在一起的多細胞形態了,而是進入單細胞的形態。
反過來我們可以推測,領鞭毛蟲的多細胞形態,很可能是因為需要捕食周圍的細菌才出現的。當它們發現環境中有很多食物後,它們就會迅速演化出多細胞形態,組團一起對付細菌的反抗,方便捕食。
所以你看,不管是被吞噬的一方, 還是吞噬的一方,演化出多細胞形態, 來增強自己的生存優勢,是一個很高明的選擇。
這就很好地解釋了,為什麼單細胞生物古老而且強大,但是各種各樣的多細胞生物還是會出現, 並且一直繁衍生息到今天。
不過請注意,“多細胞生物”並不是應對生存競爭的唯一選擇 ,否則今天地球上就不會還存在單細胞生物了。
總而言之,生命演化沒有明確的路徑和方向,只要能活下來的,就是好的生存策略, 而多細胞生命僅僅是其中一種。當然,這種生存策略對於複雜生命的出現至關重要。
從地球生命出現,到多細胞生物出現,長達20多億年的時間裡, 地球上只有單細胞生物。一開始是細菌這樣最簡單的單細胞生物。在能量革命之後,出現了攜帶線粒體的單細胞生物。
但是無論如何,它們都還只是單細胞生物。即便到今天,地球生物圈裡數量最多、種類最多、可能也是總重量最多的生物,仍然還是單細胞生物。
多細胞生物肯定是由單細胞生物演化而來的,這點是毫無疑問的,可是這些單細胞生物為什麼會演化成了多細胞生物呢?
你可能都不覺得這是個問題。生物進化從簡單到複雜,從低等到高等,從單細胞到多細胞,這不是規律嗎?
還真不是。
地球生物演化根本沒有方向性可言,只要能活下來,能繁殖後代,這樣的生物就有優勢,就會被選中。
多細胞生物的出現,在技術上雖然很簡單(分裂和分化),但是既然它們出現之後還能活下來並且活得很好,這本身就說明,多細胞生物一定得具備什麼特別的生存優勢才行。
只有找到了這個生存優勢,我們才能真正理解多細胞生物為什麼會出現。
簡單點說,單細胞生物演化成多細胞可以更好的“捕食”或防止“被捕食”。
比如能量革命的起因可能就是一個大個兒的細胞,吞噬了另一個較小的細胞,但是卻沒有把它當食物消化掉,反而讓它寄生在自己體內成為線粒體進而生產ATP,植物細胞中葉綠體的出現也是相同的道理,這也被稱為內共生起源學說。
單細胞生物是可以互相吞噬的,在單細胞生物之間,“貓捉老鼠,老鼠躲貓”的遊戲,大概已經進行了好幾十億年。
可想而知,在這場生存競爭裡,個頭大一點是有好處的: 對於捕食者來說,個頭大就意味著有更強的吞噬能力; 對被捕食者來說,個頭大,也許就能逃脫魔掌。
但是怎麼變大呢?
擁有了線粒體之後,單細胞生物有了更多的能量,當然也可以長得更大。
但是我們必須得說,雖然線粒體提供了幾乎是沒有上限的能量供應,但是單個細胞的尺寸還是有個物理極限。
道理也不難理解: 細胞如果長得太大,就算能量跟得上,物質交換的壓力也會變得太大,因為這些物質總得需要跨越細胞膜,運進有用物質和排出代謝廢物。
對於尺寸很大的細胞來說,用來進行物質交換的細胞膜的表面積就不夠大了。所以在地球生物圈,雖然也存在巨型細胞,但是在大多數情況下,細胞的尺寸一般不會超過幾個到幾十個微米這個數量級。
單個細胞不能變大,生物體還想變大,那怎麼辦呢?
一個簡單的辦法就是:
從單細胞變成多細胞,靠細胞的數量取得尺寸優勢,在吃和被吃的競爭中取得先機。
而且請注意,尺寸變大這件事,對吞噬和被吞噬的雙方都有意義,而且能找到相關的證據。
先說被吞噬者的例子。
研究發現,如果在水中加入一種體型稍大、專門以吃小球藻為食的鞭毛蟲,只需要短短一個月 ,或者10到20代的時間,小球藻就能迅速演化出一種多細胞形態一8個小球藻緊緊靠在一起, 外面還包裹上一層厚厚的“細胞壁”。
這樣一來,它的尺寸就大大超過了它們的天敵,從而逃脫了被吃的命運。
反過來,我們再來看一種吞噬者——領鞭毛蟲。
研究發現,這種以細菌為食的生物有個神奇的特性: 它們能夠在單細胞和多細胞兩個形態之間切換。
科學家做了一個有趣的實驗。在領鞭毛蟲的培養液加入抗生素,抗生素能殺死裡面所有的細菌,也就是它們的食物。在缺少了食物之後,領鞭毛蟲的後代就不再是聚合在一起的多細胞形態了,而是進入單細胞的形態。
反過來我們可以推測,領鞭毛蟲的多細胞形態,很可能是因為需要捕食周圍的細菌才出現的。當它們發現環境中有很多食物後,它們就會迅速演化出多細胞形態,組團一起對付細菌的反抗,方便捕食。
所以你看,不管是被吞噬的一方, 還是吞噬的一方,演化出多細胞形態, 來增強自己的生存優勢,是一個很高明的選擇。
這就很好地解釋了,為什麼單細胞生物古老而且強大,但是各種各樣的多細胞生物還是會出現, 並且一直繁衍生息到今天。
不過請注意,“多細胞生物”並不是應對生存競爭的唯一選擇 ,否則今天地球上就不會還存在單細胞生物了。
單細胞生物可以靠增加繁殖的能力,生得比吃得快,來持續生存繁衍下來;它們也可以靠讓自己變得更靈活、更堅固, 甚至是有毒,從而活下來;它們也可以躲在沒有天敵的環境裡活下來...總而言之,生命演化沒有明確的路徑和方向,只要能活下來的,就是好的生存策略, 而多細胞生命僅僅是其中一種。當然,這種生存策略對於複雜生命的出現至關重要。