動植物老祖先誕生之謎
2022-10-13由 大科技雜誌社 發表于 林業
動植物繁衍後代靠什麼細胞
動植物老祖先真的是誕生於5億年前嗎？那時，它們什麼模樣？其生命密碼異常簡單嗎？
地球在45億年前誕生之初並沒有生命。大約5億年後，地球上才出現了一些種類不同的細菌和其它有機物，這些簡單的生物統治地球長達近20億年。後來——也就是在22億年前，一種新的生命型別——我們今天知道的多細胞生物——地球動植物的老祖先誕生了！
為什麼說動植物的老祖先誕生在22億年前而不是以往人們所說的約5億年前呢？老祖先究竟是怎樣誕生的呢？它們最初什麼模樣？其生命密碼很複雜嗎？
這些看似簡單的謎題其實非常難以破解，因為相關的化石證據很難尋覓。儘管如此，科學家們經過艱難探索，還是找到了一些破解謎題的線索，並獲得了初步答案。
揭秘22億年前的老祖先
最近，美國科學家就發現了一群怪異的微小生物化石，並認為它們很可能是22億年前誕生的動植物的老祖先之一。
這群火柴頭大小的化石顆粒是在南非一處古老土壤的表面發現的。科學家確認它們不是植物或動物，而是更簡單的東西——一種中央腔充滿共生藍藻細菌的多細胞真菌。研究人員用粒子迴旋加速器產生的強大的X射線對化石樣本進行成像，結果獲得了3D化石的影像。影像顯示出了這種真菌的奇特形狀和構造：整體上呈現出中空的壺形構造，其末端呈杯狀，基底附著軟管——這種具有多細胞的微生物的出現，標誌著地球生命歷史掀開了新的一頁：動植物等這些具有多細胞的生命的老祖先誕生了，動植物的孕育和進化歷史也從此開始了。
那麼，這些具有多細胞的老祖先的生命密碼和現代生物比，異常簡單嗎？日本科學家破譯了一種已生存了20億年的、棲息在義大利溫泉中的一種微生物的生命密碼，結果顯示，這種直徑僅為1。5微米的藻類竟然有一些與光合作用過程有關的基因，這表明它屬於植物，而與植物相比較，它具有最短的遺傳密碼：1652萬個鹼基對——這是最小的基因結構元素。這表明這種植物的生命密碼還非常簡單，說明動植物的老祖先最初還是相當“單純”的。
老祖先誕生於偶然的“1加1”？
科學家認為，其實最難破解的謎題是老祖先究竟是如何“變出來”的。
英國和德國兩位科學家共同研究認為，要破解這個謎題必須從線粒體的誕生入手，因為線粒體的出現，才使得真核細胞具有了能發展壯大自己的能量，才使生物後來獲得了越來越多的複雜性。那麼，線粒體究竟是如何產生的呢？
兩位科學家認為，線粒體的發展在地球的整個自然歷史上似乎只發生過一次，而這一次偶然事件的發生則是生命起源中非常具有挑戰性的一步。
最初，是一個細胞與另一細胞相互靠在了一起，然後是一方試圖侵入另一方的身體裡，後來竟然真的成功了。當然，這個最初的“1加1”階段充滿了殺機，入侵細胞成了一個寄生蟲，它試圖透過與宿主細胞爭奪資源而興風作浪，並要最終殺死宿主。所幸的是，這樣的事情並沒有發生，而是兩個細胞共同進化了：入侵細胞主動給宿主細胞提供能量，而且自身變得越來越小，也逐漸脫落掉了所有不必要的基因。這樣，宿主細胞變大了，能量也充足了，而且入侵細胞也得以存活和延續了，並逐漸變成了專門為宿主細胞提供能量的小微粒——線粒體。而宿主細胞因為能量充足，所以積聚出了比它們祖先多出1000倍或更多的DNA數量，自身變得越來越複雜，後來隨著時間的推移，逐步形成了植物、動物和其他生命分支。
這個老祖先誕生假說還可以用來解釋今天的細菌為什麼還是那麼簡單，因為它們沒有獲得線粒體。
科學家認為，揭開動植物老祖先誕生之謎，不但將原先人們認為的老祖先誕生時間提前了17億年，而且也讓人們看到了氣候、地質變化對地球生命誕生和發展所產生的重要影響，同時也讓人們重新認識了線粒體在生命進化歷程中所發揮的獨特作用。