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在生物史上从原核细胞发展,是先有多细胞生物还是先有真核生物呢,这两者谁在生物史上的意义更重大呢? 第1页

  

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从目前的化石证据看,先有多细胞原核生物,后有单细胞真核生物,多细胞真核生物的出现要比这些晚得多。

目前最早的疑似多细胞生物化石可以追溯到30亿~35亿年前(疑似多细胞蓝菌)。对现存的多种单细胞蓝菌进行的研究显示其祖先或许是多细胞的,蓝菌似乎至少五次从多细胞再演化为单细胞,其多细胞祖先至少能追溯到大氧化事件时期。

较为确定的多细胞生物化石可以追溯到17亿年前,模糊一些的疑似多细胞生物化石可以追溯到21亿年前。还有一些模棱两可的化石能追溯到23亿年前,例如Grypania,可能是多细胞细菌、聚集起来的单细胞细菌,或者多细胞真核藻类——对本题目来说,这简直和没说一样。

最近二十年的研究认为真核生物很可能是在16亿年前到21亿年前出现的。

  • 目前确定的最古老的真核生物化石是在加拿大的萨默塞特岛发现的12亿年前的红藻化石[1][2]
  • 分子钟显示,红色植物和绿色植物是在15亿年前分家的[3],那么真核生物至少有15亿年历史。
  • 在印度温迪亚山脉发现了16亿年前的疑似红藻化石[4][5]
  • 在加蓬的页岩里找到了约21亿年前的疑似由真核生物留下的痕迹。
  • 在南非找到了约22亿年前的可能是真核生物也可能是原核生物的化石[6]
  • 在澳大利亚的页岩里找到了约27亿年前的疑似由真核生物留下的甾烷[7],但也有人怀疑该样本的可靠性。
  • 真核生物可能在约20亿年前从古菌中分离,具体的时间和形式还在研究之中。较激进的学说是,某些古菌和核质巨DNA病毒组合起来产生了真核生物[8][9]

以上的年都是指儒略年,1儒略年=365.25日。

“多细胞”在地球生物演化史上似乎至少独立出现了46次,人类还在实验室里多次让单细胞生物出现简单的多细胞聚集现象,看起来捕食者带来的压力、营养缺乏、环境变化引起的应激可能各自导致多细胞性的出现[10]。多细胞性的丢失看起来也独立发生了数十次。

真核生物看起来有共同的祖先,尽管上面谈到的那些有争议的证据和准核生物的存在显示“类似真核生物的东西也可能独立地起源了数次”。我们还没有发现任何真核生物再演化为原核生物。

  • 准核生物是于2010年5月在日本东南方海域的明神海丘发现的,于2012年由筑波大学的研究人员发表描述[11]
  • 他们观察到的准核生物的细胞长约10微米、宽约3微米,具有被单层、无核孔的核膜围绕的大型拟核状结构,约占细胞体积的41%,内含一些核糖体和一些丝状DNA,这些DNA并不形成染色体;该生物的细胞质基质约占细胞体积的22%,也含有一些核糖体,还有一些螺旋状的大型构造、疑似是内共生的产物,而找不到线粒体、质粒、内质网、高尔基体、中心体等细胞器。
  • 英国演化生物学家尼克·连恩表示,准核生物可能是在不久前获得内共生物、正在朝真核生物方向演化的原核生物。

以上证据显示,“真核生物的出现”至少比“多细胞性的出现”要稀有得多,你可以认为这样稀有的事件较为重大。不过,在生物演化史上“意义重大”这种说法未必有好的定义。

参考

  1. ^ https://doi.org/10.1666%2F0094-8373%282000%29026%3C0386%3ABPNGNS%3E2.0.CO%3B2
  2. ^ 该化石看起来有细胞分化,基部可能适于附着,上部似乎有配子、孢子。一些学者据此认为,有性生殖对真核生物的意义不是什么基因重组,而是它推动了复杂的多细胞性,将生物的形态确立为进化过程中的重要因素。
  3. ^ https://doi.org/10.1038%2Fsrep21361
  4. ^ https://doi.org/10.1073%2Fpnas.0812460106
  5. ^ https://doi.org/10.1371%2Fjournal.pbio.2000735
  6. ^ https://doi.org/10.1016/j.precamres.2013.05.015
  7. ^ https://doi.org/10.1126%2Fscience.285.5430.1033
  8. ^ Livingstone Bell, Philip John (2001). "Viral Eukaryogenesis: Was the Ancestor of the Nucleus a Complex DNA Virus ?". Journal of Molecular Evolution 53 (3): 251–6.
  9. ^ 这也是我开玩笑地将人类分类为核质巨DNA病毒的梗的来源。
  10. ^ https://doi.org/10.1016/j.mib.2014.12.007
  11. ^ https://doi.org/10.1093%2Fjmicro%2Fdfs062



  

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