正文 第3章 由簡到繁—細胞的簡單演化(1 / 2)

細胞大家都聽過,它是由細胞膜包圍著含有細胞核或擬核的原生質所組成的,是生物體的結構和功能的基本單位,也是生命活動的基本單位。一言以蔽之,沒有細胞就沒有生命。由此,我們要研究生物的進化就必須得了解細胞的一些知識。細胞的演化是生物進化的大背景,細胞的演化史伴隨著生物的進化史。細胞能夠通過分裂而增殖,是生物體個體發育和係統發育的基礎,它是遺傳的基本單位。從地球生命的產生到人類的出現和發展,細胞扮演著重要的角色,在這漫長的大約35億年中,生物進化史既是係統發育的曆史,又是不斷適應環境、擴大生存空間的過程。下麵我們本著簡單和循序漸進的原則講講細胞演化的曆史。

1.從無機物到有機物

生命的起源一般認為是物質從無機物到有機物演化而來的。

上一節我們講到了地球原始大氣,地球原始大氣富含甲烷、氨、二氧化碳、水汽等,這些氣體在外界高能,諸如紫外線、閃電、高溫的作用下,首先合成氨基酸、脂肪酸等小分子有機化合物。這些小分子有機化合物,在適當的條件下,可以進一步結合成更複雜的蛋白質、核酸等大分子有機物質,然後在合適的條件下經過進一步演化,終於產生了能夠不斷地進行自我更新的、結構非常複雜的多分子體係。至此為止,原始生命誕生了!

當非細胞形態的原始生命在地球上出現時,由於大氣中仍然缺氧,因此,它們一定是厭氧和異養類型。從上一節我們知道,地球約形成於距今46億年前,從澳大利亞發現的距今35億年的瓦拉翁納群中的絲狀細菌化石表明,生命的起源亦即化學演化的過程,應發生在地球形成後約11億年。生命的產生是地球演化史上的一次最大的飛躍,具有重大意義,使得地球曆史從化學演化階段推向生物演化階段。

2.細胞膜的出現

據科學推測,最初的生命應是非細胞形態的生命,為了保證有機體與外界正常的物質交換,原始生命在演化過程中,形成了細胞膜,出現了細胞結構的原核生物。細胞是生命的結構單元、功能單元和生殖單元,細胞的產生是生命史上的又一次重大的飛躍。當前,地球上發現最早具有細胞結構的可靠化石是瓦拉翁納群中的絲狀細菌化石。

3.從異養到自養

隨著時間的推移,地球上最早出現的異養型原核生物細菌,經過不斷地分化和發展,終於又出現了能夠進行光合作用、從無機物合成有機養料的自養型原核生物—藍藻。藍藻和細菌作為早期生物界的合成者和分解者,組成物質循環的兩個基本環節,形成了一個完整的生態係統。從異養到自養是早期生物演化的另一次重大的飛躍。