2021-09-30
“物競(jìng)天擇，適者生存”，生命界的博弈是激烈而殘酷的，但也是智慧而包容的，今天就帶您領(lǐng)略生命競(jìng)爭(zhēng)的另一種形態(tài)。
上篇我們說(shuō)到，在地球生命誕生之初，世界上存在兩種生物—真細(xì)菌和古菌。一開始是古菌全面壓制真細(xì)菌，但后來(lái)有一支叫做藍(lán)細(xì)菌（藍(lán)藻）的真細(xì)菌發(fā)明了光合作用，由此產(chǎn)生氧氣。
氧氣對(duì)于早期的生命而言無(wú)比危險(xiǎn)，差點(diǎn)讓地球的生命毀于一旦，這場(chǎng)慘烈的雙輸之戰(zhàn)被稱之為大氧化事件。我們的故事就要從這片劫后余生的廢土上說(shuō)起。隨著幾波超級(jí)火山波沖破了休倫冰河期的億年堅(jiān)冰，茍延殘喘的生命終于迎來(lái)了陽(yáng)光的眷顧，而那個(gè)屠戮蒼生的元兇—氧氣，卻再也不可能從地球中消失。
舊日的幸存者們?cè)谛聲r(shí)代的第一課就是與死神共存，而在這一課中，真細(xì)菌又比古菌的速度快了一拍，有的細(xì)菌做到了化砒霜為蜜糖，開始利用氧化有機(jī)物來(lái)提供驅(qū)動(dòng)生命的能量，這便是地球上最早的好氧菌，那些和祖先一樣死去的就是厭氧菌。但厭氧不代表坐以待斃，機(jī)會(huì)總是有的，在這混沌初開的地球上，氧氣雖然無(wú)處不在，但濃度其實(shí)也只能算聊勝于無(wú)。故而在好氧菌扎堆生長(zhǎng)的地方，氧氣很容易被局部性地耗竭，這些地方也就順理成章成為了厭氧菌們的安全區(qū)之一。在這里厭氧菌與好氧菌相遇了。兩者相遇發(fā)現(xiàn)對(duì)方真是個(gè)人才，說(shuō)話又好聽，都超級(jí)喜歡對(duì)方。厭氧菌無(wú)法徹底將有機(jī)物代謝為無(wú)機(jī)物，所以他們的生命活動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生許多諸如丙酮酸之類的簡(jiǎn)單有機(jī)物。這些于厭氧菌而言不過(guò)是舉手之勞的代謝副產(chǎn)物，確實(shí)好氧菌的珍貴氧療，就這樣好氧菌與厭氧菌，這對(duì)舊時(shí)代的冤家成為這新時(shí)代的涸轍之鮒，相濡以沫、共度時(shí)艱。
隨著互助的不斷深入，更有創(chuàng)意的共生關(guān)系也逐漸衍生出來(lái)。比如在18億年前，有那么一些古菌，他們是為了保護(hù)自己最容易受氧氣破壞的DNA，故而將自己的一部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成內(nèi)膜系統(tǒng)，構(gòu)建成一個(gè)叫做“細(xì)胞核”的結(jié)構(gòu)，盡自己最大的可能將自己脆弱的DNA與外界隔絕起來(lái)。而這么做所帶來(lái)的副產(chǎn)物之一，就是這個(gè)古菌的細(xì)胞內(nèi)部被這些內(nèi)膜系統(tǒng)分割出許多的小房間。時(shí)間一長(zhǎng)，竟然有些受夠了外界環(huán)境毒打的好氧菌鉆進(jìn)了這個(gè)古菌體內(nèi)，成為這個(gè)小房間內(nèi)的房客。正所謂細(xì)菌永不為奴，除非包吃包住，在這里不但可以得到古菌內(nèi)膜系統(tǒng)的庇護(hù)，還能第一時(shí)間獲得代謝產(chǎn)生的小分子有機(jī)物養(yǎng)物，于是這些好氧古菌再也離不開了。反過(guò)來(lái)對(duì)古菌而言這波更是不虧，這波寄宿的好氧菌不但幫他們消耗掉麻煩的氧氣，而且還能將他們有氧呼吸產(chǎn)生的巨大能量當(dāng)房租一樣上交，這種互利關(guān)系被科學(xué)家稱之為被共生。
演化規(guī)律告訴我們，一個(gè)物種一旦分裂為二，他們就只會(huì)漸行漸遠(yuǎn)，但生命從來(lái)處處都是例外。隨著億年又億年的演化，這個(gè)古菌與其共生的好氧細(xì)菌不斷鞏固著睦鄰友好關(guān)系，深化互利合作與協(xié)作，實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展與繁榮。這對(duì)在生命之初即分道揚(yáng)鑣的兩大家族的后裔，最終竟然合二為一，他們的代謝體系乃至DNA都合二為一，創(chuàng)造出一種全新的生命形態(tài)，我們稱之為真核生物?？纯唇裉斓氖澜?，你、我、乃至世間的一切動(dòng)物、植物、真菌等都是真核生物，這個(gè)族裔構(gòu)成了我們現(xiàn)在所見的一切宏觀的生命形態(tài)。直至今天，細(xì)胞的外在結(jié)構(gòu)總體上依舊是當(dāng)初那個(gè)古菌細(xì)胞的延伸，而寄宿于古菌之內(nèi)的那個(gè)細(xì)菌的后代也依然在我們的細(xì)胞中繁衍不息，只不過(guò)我們今天將其稱之為線粒體。在上一期，我們介紹了那個(gè)遙遠(yuǎn)的“紫色星球”的爭(zhēng)霸故事，細(xì)菌和古菌誰(shuí)贏了？現(xiàn)在答案已經(jīng)昭然若揭，勝利既屬于古菌也屬于細(xì)菌。這不是一場(chǎng)廝殺后的成王敗寇，而是一場(chǎng)劫難中的患難與共，涅槃重生，只不過(guò)在勝利者的輝煌下必有無(wú)數(shù)敗者的哀嚎。內(nèi)膜結(jié)構(gòu)搭配上線粒體的強(qiáng)勁能源，讓真核生物的細(xì)胞可以擴(kuò)大到細(xì)菌和古菌或者說(shuō)原核生物細(xì)胞的數(shù)萬(wàn)倍大小。在絕對(duì)的體型優(yōu)勢(shì)和更復(fù)雜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的支持下，真核生物創(chuàng)造出了許多前所未有的行為，比如胞吞，通俗一點(diǎn)講就是把別的細(xì)胞一口吞進(jìn)體內(nèi)消化掉，徹底褫奪其全部的營(yíng)養(yǎng)。在那一刻，弱肉強(qiáng)食成了地球生命的主旋律，而生命的貪婪也在絕對(duì)實(shí)力的加持下醞釀著新的革命。
大約在16億年前，有一個(gè)真核生物像往常一樣吞噬著周遭的細(xì)菌和古菌，然而當(dāng)他吞下一個(gè)藍(lán)細(xì)菌（藍(lán)藻細(xì)胞），不知道什么原因，這個(gè)藍(lán)細(xì)菌并未向別的獵物一樣被消化掉。相反，這個(gè)藍(lán)細(xì)菌就和當(dāng)年內(nèi)共生于古菌體內(nèi)的好氧菌一樣，開始在那個(gè)真核細(xì)胞內(nèi)部分裂、繁殖，并繼續(xù)像以前一樣進(jìn)行光合作用。那一刻，真核細(xì)胞與藍(lán)細(xì)菌達(dá)成了新的同盟，從此真核生物第一次掌握了光合作用。而那個(gè)被吞入的藍(lán)細(xì)菌的后代，也有了一個(gè)新名字—葉綠體。以此為起點(diǎn)，以綠藻和紅藻為代表的真核光合作用者登上歷史舞臺(tái)，成為十幾億年間地球氣候的變化的最主要推手。但綠藻并沒有讓內(nèi)共生的吞噬游戲就此結(jié)束。在距今5.4億年前的寒武紀(jì)，又一單核真細(xì)胞生物吞噬了綠藻，于是他的后代演化成了裸藻；在距今約4.5億年前的奧陶紀(jì)，又有一單細(xì)胞真核生物吞噬了紅藻，于是他的后代演化成了褐藻和硅藻；在距今約2.4億年前的三疊紀(jì)，又有一單核真生物吞噬了紅藻，于是他的后代演化成了甲藻；更有甚者，還有一單細(xì)胞真核生物吞噬了紅藻演化成了隱藻?？傊?，今天絕大多數(shù)被我們稱之為“藻類”的生物。其中相當(dāng)一部分的“葉綠體”都不是祖?zhèn)鞯模阅切┧^構(gòu)造簡(jiǎn)單的浮游生物、單細(xì)胞的“原核生物”，其實(shí)絕不簡(jiǎn)單，更不原始，他們經(jīng)歷了比動(dòng)物、植物更漫長(zhǎng)、更殘酷的生存競(jìng)爭(zhēng)，才成為掌握生存演化套路的“開路先鋒”。
就這樣，真核生物得到了他們所能擁有的一切，而原來(lái)霸占著地球的細(xì)菌和古菌，則開始逐漸淪為了真核生物的食物與病原體。從此，一個(gè)能和真核細(xì)胞正面硬剛的也只有另一個(gè)真核細(xì)胞。而真核生物又在漫長(zhǎng)的演化中認(rèn)識(shí)到一個(gè)細(xì)胞的能力是有限的。于是越來(lái)越多的真核生物決定我不做單細(xì)胞生物了，這些細(xì)胞每次分離產(chǎn)生的后代細(xì)胞不再馬上分開，而是彼此黏連在一起，形成一個(gè)體型更大的整體。通過(guò)激活和抑制自己的不同基因，真核生物將多細(xì)胞的分工與組織推進(jìn)到了全新的境界。由此，生命從單細(xì)胞時(shí)代進(jìn)入到了多細(xì)胞時(shí)代，演化游戲馬上就要進(jìn)入到他的3.0版本。在距今大約8億年前，如今一切的動(dòng)物、植物、真菌、藻類等等新玩家的多細(xì)胞祖先均已到場(chǎng)。然而就在多細(xì)胞生物躊躇滿志、秣兵歷馬之際，一場(chǎng)末日天災(zāi)卻意外地降臨了。而在這場(chǎng)浩劫中，藍(lán)藻又會(huì)扮演著什么角色？
