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从原虫到人类——人类进化的微史诗 第三章 原初的生命

2019-10-19 01:28 作者:老大鸽鸽了  | 我要投稿


书接上回,话说这RNA啊,统治了最早的海洋,可谓是打遍天下无敌手。然而,要知道,单链的RNA很不稳定,几个小时内就会跟这个世界说再见,很可能是寿命最短的“世界霸主”了。而且,当它散步到一些如海底火山口啊,热泉啥的地方,它的结构很快就会被破坏,所蕴含的信息也会随之消逝。短命的RNA们,简单地说,在不断分解与再生的过程中,找到了自己的另一对灵活伴侣,二者结合,就成为了DNA。这大概就是最早的爱情故事了吧。

除此之外,这更强忍的结构还创作出了一个让遗传信息流动的系统,用自身为模板复制RNA,或许是许多的尝试,三个字母组成密码子的这种最稳定而高效的复制模式被推广开来,每个密码子上都有一个对应的氨基酸作为标签,供这种原始的核糖体筛选。久而久之,他们连在了一起,形成了蛋白质,不知何时参与到了构成核糖体的过程中去了。这样一种更复杂的结构,成为了一种更复杂的生物的基础,在以亿计的岁月里,产生了这种以DNA储存遗传信息,靠蛋白质实现一定的功能,以RNA连接着两者的原始的生命。这也是当今生命的基础模式,看似简单,但和最初的那两条孤零零的链相比,已经复杂了许多。

它的名字,就是LUCA,读作卢卡。你可能会好奇,为什么不叫张三?或是李四呢?因为,LUCA是一个英文缩写。其全称为:Last Universal Common Ancestor of all life。全体生物最初的共同祖先。挺牛的吧?那么你好奇它长什么样子,生活在何种地方呢?不过,不管你好不好奇,这都是我之后要写的。

科学家们,我很想用着样的写法将他们一笔带过,但这着实是个很繁杂而漫长的研究,他们的名字理应在我这个无名小卒的文章里占有一席之地。请容许我写出这个很长的名字,虽然我是复制的,但亲爱的读者们,可能就要麻烦你们多看了。

德国杜塞尔多夫海因里希·海涅大学的进化生物学家威廉·马丁开始着手研究细菌和古生菌的基因,他的团队证明它们的基因可能是遗传获得的,而在非进化过程从其他物种身上猎取的。以下为事件的引用,你只需要大概地了解就好了:研究人员分析了过去几十年里相继出现的2000种微生物的基因组,研究的完整基因总数达600万。他们发现其中有355个基因家族(源于同一个祖先,由一个基因通过基因重复而产生两个或更多的拷贝而构成的一组基因,它们在结构和功能上具有明显的相似性,编码相似的蛋白质产物。)广泛存在于这些微生物中。

LUCA所蕴含的基因,其中的一种或几种,也能在深海热泉口旁的微生物中找到。或许,这就暗示了它所生活的环境。那或许是产生氢气的高温火山口,亦可能是碱性热液喷涌的孔洞,也许是炽热的火成岩的裂缝之间。总之,和我们今日生活的环境相比,那可真算是一处“地狱”。那是一个缺少氧气的环境,它可能“呼吸”着氢气,吃着丰富的硫,铁或碳,就像我们吃巧克力一般。这样的世界或许是我们难以想象的,不过,我可以告诉你,地下世界的嗜热菌们总含碳量,也许是地面生物圈总含碳量的十倍,或许我们吃饭烧菜用的天然气正是由他们形成的。

但是,目前为止,我们绝不能说LUCA是一个细胞,因为它并没有完整的细胞结构,或许能说更类似一种病毒的形态,一种由DNA和蛋白质组成的复合结构,并没有什么所谓的膜包被。这样的结构,似乎也导致了基因更频繁的交流,甚至不会存在种类的区别,只不过是一定时间下遗传物质的集合罢了,我们或许很难找出那单一的一种LUCA,而我们的最初的每一部分,可能都来自于不同的生物,或者更严谨地来说,来自各种携带着遗传物质的生命构成的共生模式,或许,滑稽地形容,这就是最初的“共享经济”?到这时,我们的主角之一,甚至存在于标题中的“男二”,所谓的原虫,就出现了!

在下一章中,我们将继续走到LUCA之后的历史,看看那单细胞生物和细菌,究竟谁先谁后。你可能会觉得,细菌的结构更简单,定是其在先,大部分教科书里也是如是所说。不过,就让我们把这些争辩留到下一章吧。


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