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第四章 复杂细胞命运的邂逅2(第3页)

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不过就算在正常工作的情况下,细胞也要依照细胞的能量需求来微调呼吸作用。

艾伦想法中关键的一点就是,用这种微调方式供应能量,细胞需要不间断地做出反应,而这只能通过区域性的基因调节才能做到。

就好像战场上把军队调出去之后,就不再由中央政府遥控指挥。

同理,细胞核也不适合去指挥细胞中数百个线粒体该工作快点或慢点。

艾伦的想法未经证实,不过有人正在寻找相关证据。

如果他是对的,那将有助于解释真核细胞的进化。

如果真核细胞真的需要遍布四处的基因来控制呼吸作用,那就是说大而复杂的细胞无法自行调节呼吸作用。

现在来想想细菌和古细菌会面临的选择压力,它们两者产生ATP的方式和线粒体一样,也是利用一道薄膜产生电压。

不过原核细胞只能利用细胞外膜,可以看作它们是利用皮肤在呼吸,这就限制了细胞的尺寸。

为什么会限制尺寸?我们可以用削马铃薯皮作为例子。

如果要获得一吨重的马铃薯肉,你一定会挑最大的来削,因为这样才能削最少的皮就得到最多的马铃薯肉。

相反,削小号马铃薯则会削出一大堆皮。

细菌就像马铃薯一样,它们用皮肤呼吸,长得越大相对皮肤越少,就越难呼吸。

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原则上,细菌可以借由向内延伸产生能源的膜来解决呼吸不足的问题,而在某种程度上它们确实这样做了。

如同我们前面提过,有些细菌带有内膜,让它们外表看起来像真核细胞。

然而细菌没有继续发展下去,就算是一般的真核细胞用来产生能量的内膜,比起最厉害的细菌也要好上几百倍。

这如同所有其他的细胞特质一样,细菌有往真核细胞的方向发展的趋势,但是很快就停滞了。

为什么呢?我猜这是因为细菌无法控制更大范围的内膜呼吸作用。

要这么做的话细菌必须分出好几组基因,如同放在线粒体里的基因一样,这绝对不是件简单的事。

所有细菌面临自然选择压力采取的策略,比如快速繁殖、丢掉大部分基因只保留最基本的,都不允许细菌往更复杂的方向发展。

但是这些却正好是成为吞噬细胞的条件。

吞噬细胞必须够大才能吞入其他细胞,它需要非常多能量才有办法四处移动,改变形状,吞下猎物。

问题就在这里,当细菌变得更大时,它自身消耗越大,也就越无法提供多余的能量用在四处移动与改变形状上。

我认为小型细菌很有可能因为其设置更适合快速繁殖,所以在能源竞争上处处赢过大细菌,让大细菌没有充足的时间好好发展各种所需技能,所以最终没有成为吞噬细胞。

不过“命运邂逅”

假说就完全是另外一回事了。

在此模式中两种原核细胞以互惠互利的方式和谐地生活在一起,为彼此提供所需的服务。

自然界中这样的共生关系在原核细胞群里非常常见,更像一般规律而非例外。

比较罕见的(但是仍有被报道过的)反而是一个细胞吞下另一个。

不过一旦吞进去之后,整个细胞(包含住在里面的细菌)就会一起进化。

它们仍然像以前一样各取所需,但是其他多余的功能则会渐渐消失,直到被吞入的细菌最后只为宿主细胞提供某项特定服务。

在细菌变成线粒体的例子里,提供的服务就是生产能源。

线粒体带给细胞最大的礼物,同时也是让细胞快速进化的关键,就在于它们带来早已准备好的可以制造能量的内膜,以及整套可以就地调节呼吸作用的基因。

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