研究人員提出先有線粒體再有生命復(fù)雜性
在最新一期《自然》雜志上，英國倫敦大學(xué)學(xué)院生物學(xué)家尼克·雷恩和德國杜塞爾多夫大學(xué)威廉·馬丁提出了一種或能解釋地球上的動(dòng)物和植物原祖——首個(gè)“真核”有機(jī)物如何形成的新假說。該假說認(rèn)為，復(fù)雜的多細(xì)胞生命的多樣性，只會(huì)出現(xiàn)在一個(gè)細(xì)胞找到進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞的途徑并隨時(shí)間進(jìn)化成線粒體之后。
以今天的標(biāo)準(zhǔn)來說，地球上的生命在40億年前首次出現(xiàn)時(shí)是相當(dāng)簡單的。之后的10多億年，我們的地球被那些與今天的單細(xì)胞細(xì)菌和微生物或多或少有些相似的低微細(xì)菌和其它有機(jī)物團(tuán)統(tǒng)治著。接著，也就是在20多億年前，一種新的生命形式在原始流漿中誕生，這代表了一個(gè)根本不同的進(jìn)程進(jìn)化。我們今天知道的多細(xì)胞生命（比如使我們的地球更優(yōu)美的楓木、霉菌、蘑菇、老鼠或人類等）的多樣性就起源于這種有機(jī)物，但科學(xué)家仍然不知道它究竟是如何開始存在的。
線粒體是產(chǎn)生細(xì)胞能量的微小顆粒。人類和其它動(dòng)物的細(xì)胞內(nèi)擁有數(shù)以百計(jì)的線粒體，它們?yōu)樯眢w“機(jī)器”從生到死提供著“燃料”。
新思路與以前的假說相矛盾，之前的假說認(rèn)為，在線粒體出現(xiàn)前，復(fù)雜的多細(xì)胞生物體首先是憑自己的力量形成的?！吧飳W(xué)家一直認(rèn)為，復(fù)雜性在前，線粒體在后?！瘪R丁說，“我們的研究則表明，這是行不通的。線粒體是復(fù)雜性所必需的”。
線粒體的發(fā)展在地球的整個(gè)自然歷史上似乎只發(fā)生過唯一的一次。美國北伊利諾伊大學(xué)生物學(xué)家尼爾·布蘭科斯通表示，這是生命起源中非常具有挑戰(zhàn)性的一步。不過，它對于一個(gè)細(xì)胞找到方法進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞來說還不夠。兩者不得不以合作的狀態(tài)（稱為共生）共存，共享資源而不是相互競爭，共存而不是殺死對方。
開始階段的危險(xiǎn)是，內(nèi)部細(xì)胞將成為一個(gè)寄生蟲，通過與宿主細(xì)胞爭奪資源而大出風(fēng)頭，并最終殺死宿主。不過，研究人員表示，這樣的事情并沒有發(fā)生，而是兩個(gè)細(xì)胞共同進(jìn)化了。這個(gè)內(nèi)部細(xì)胞其實(shí)只在一件事情上越來越有效，那就是給細(xì)胞提供能量，而且它變得越來越小，為其新出現(xiàn)的功能脫落掉所有不必要的基因。
較大細(xì)胞內(nèi)的能量充足性使這些新的生命形式積聚出比它們祖先多出1000倍或更多的DNA數(shù)量，允許它們變得越來越復(fù)雜，隨著時(shí)間的推移逐步形成植物、動(dòng)物和其他分支。
研究人員認(rèn)為，這種能量學(xué)也能解釋為什么缺乏這些微小能源工廠的細(xì)菌和其他細(xì)胞從來沒有變得真正的復(fù)雜。它們總是面臨能量限制，阻止它們獲得和運(yùn)用復(fù)雜性所需的成千上萬的新基因。
