• 生命起源（续）

生命起源（续）

原核生物的基因组不像真核生物那样被分成了若干条线状的染色体，而是一整条圆形的闭环。环上的基因并没有老老实实地待着不动，而是一直在进行前文所说的“基因水平转移”，即每个基因都可以自由地在不同细胞之间流动，原核生物就是依靠这个办法来增加基因多样性的。

举个例子：单个大肠杆菌的基因组里只含有大约4000个基因，但整个大肠杆菌群体里含有超过1.8万个基因，任何一个大肠杆菌都能从这1.8万个基因库里任意挑选自己需要的基因，这就大大增加了大肠杆菌的基因多样性。

真核细胞的细胞核限制了基因的水平自由流动，“基因水平转移”没法正常进行。

性细胞在进行减数分裂前，来自父亲和母亲的配对染色体都要事先发生同源基因重组，双方随机交换各自对应的基因片段，然后才能生成性细胞，再去和另一半配对。真核生物的基因组比原核生物大多了，每次只转一个基因是远远不够的，必须全部交换才行。

这件事意义重大。想象一下这样的情景：某人进化出了一个特别优秀的基因，能带来巨大的进化优势，于是这个基因迅速传遍了整个族群，所有不携带这个基因的人都死了。假如没有基因重组的话，那么这个优秀基因所在的染色体上的所有基因都跟着沾了光，也会很快传遍整个族群，其中肯定会混有一些不那么优秀的基因。日积月累，这样的“搭便车”基因便会越来越多，肯定会对种群不利。

总之，真核生物之所以要有性，主要原因就是为了保持基因组的健康，防止出现搭便车现象。次要原因是为了增加不同基因相互配对的可能性，以此来应付可能出现的恶劣环境。事实上，很多比较原始的真核生物往往会在条件好的时候进行无性生殖，而在条件不太好的时候改为有性生殖，原因就在这里。

最初被古细菌吞进去的那个细菌体内至少有1500个基因，后来很快就都被整合进了宿主的基因组中。这些基因编码的蛋白质大都是线粒体组装所必须的，但这个工作已经交给了宿主细胞统一完成，工作效率大大提高。

但是，线粒体内仍然保留了一小段DNA没有丢掉，这是因为这一小段DNA含有和ATP合成有关的13个重要基因。

线粒体基因组的遗传方式和核基因组很不一样，没法通过基因重组的方式让基因流动起来。如果两个性细胞相互结合之后，双方的线粒体混在一起，其结果就和搭便车没什么两样了。所以真核生物进化出了一种独特的性行为方式，即在性细胞两两结合之后，便把来自某一方的线粒体全部杀死，只让来自另一方的线粒体单独存活下去，这就有效地防止了搭便车的现象。

久而久之，真核生物的性细胞便进化出了两个完全不同的性策略，一方自带线粒体，另一方完全不做任何贡献，两性区分就是这么来的。

生命完全可以做到永不衰老，原核生物就是如此。只要外部条件合适，原核细胞可以永远地分裂下去，不会衰老，也不会死亡。

值得一提的是，细菌虽然不会衰老，但却学会了自杀，这是细菌对付噬菌体的一种手段。噬菌体就是细菌的病毒，它们本身不具备繁殖的能力，只能依靠活细菌来复制自己。细菌没有免疫系统，没办法杀死它们，所以一旦某个细菌被噬菌体感染，只能立刻自杀，防止自己成为噬菌体的繁殖场，以此来保护周围的同类。

衰老的根本原因就在于核基因组和线粒体基因组的不匹配。前文说过，这两套基因组必须配合得天衣无缝才能让ATP合成顺利进行，只要双方稍微有一点不匹配，ATP生产效率就会直线下降，于是衰老就发生了。但这两套基因组是相互独立的，不匹配的现象早晚有一天会发生，所以衰老和死亡是无法避免的，差别只是时间问题。

生命的意义不是让自己的身体永不衰老，而是让自己的基因永远延续下去。所以自然选择根本不关心衰老问题，它只关心繁殖。凡是涉及到繁殖的功能都进化得越来越好，但涉及到衰老时就进化得三心二意，马马虎虎。

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LUCA是一个微生物或微生物群体，所有的地球生命都由此诞生。但是LUCA不一定是第一个生命，或者在LUCA之前也许还有其他形式的生命存在。然而，由于这些生命没有遗传下来，他们的情况目前都是不可知的。因此，仿照黑洞理论的事件视界（event horizon），我们可以认为LUCA是生物界的事件视界。

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https://mp.weixin.qq.com/s/_b5wRtOMwmGi8N5fxgMFEw看破

生命三问（上）：生命是如何进化出来的？

https://mp.weixin.qq.com/s/uPVAlv6SwtYsXOPgIQG8Xg

生命三问（中）：为什么要有性？

https://mp.weixin.qq.com/s/16ZUo4XXHV1GCMbZYiRVJw

生命三问（下）：银河系里到底有没有外星人？

https://mp.weixin.qq.com/s/mXUIdAW-u-ftgh-29AwsZQ

医生，我的线粒体出问题了！别急，它会自己好的

https://mp.weixin.qq.com/s/Fzlf_B0rfE6qQKVNfy7gYg

谁才是最古老的动物？

https://mp.weixin.qq.com/s/xe54zCUPKQAf6wfx666hxQ

生命起源百年探索：进化论、信息论、热力学谁是主角？

https://mp.weixin.qq.com/s/CE34Xgqcy5ryjj5DJhk2iw

生命起源于水？答案可能没那么简单

https://mp.weixin.qq.com/s/tXLSE0xgFsyEGOAdPpBCJA

细胞核起源于病毒？

https://mp.weixin.qq.com/s/ohWjcUt-BvHpBZiaymyOOA

生命起源中的一种复杂关联

https://mp.weixin.qq.com/s/HYZG6gwUKrI6kFOnVJ8iaA

迄今最著名的生命起源实验，忽视了一个重要细节……

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地球的生物从最早的共同祖先开始，首先演化分化出了细菌域和古菌域。在细菌域里面，值得一提的是蓝藻：它能够进行光合作用，但实际上跟细菌更为接近，所以也被称为蓝细菌。

后来，古菌域里涌现出了具有真正细胞核的真核生物。

后来又有一支，先后分出来变沟虫、变形虫、早别虫和无足虫，接着又演化出两类非常重要的生物，泛真菌和泛动物。顾名思义，泛真菌就是以真菌为主的一个类群（如木耳、蘑菇），泛动物就是以动物为主的类群（如人类）。以前人们老觉得蘑菇、木耳不能动，应该是植物；但是现在看分子结果，发现其实它跟动物更接近。

真核生物在很早的时候，还分化出一支非常重要的类群，多貌生物。略去一些比较小的家系，多貌生物主要分成两支。其中的一支的祖先（当时还是异养的单细胞生物），在大约16亿年前发生了一个非常重要的事件：它吞了一个能进行光合作用的蓝菌，但并没有把它消化掉，而是在体内养了起来。

久而久之，吞下去的蓝菌变成了叶绿体，整个共生体变成了植物。

那么，其他那些可以进行光合作用的生物又是怎么来的呢？

大家有没有想过，既然植物的祖先可以吞掉蓝藻而不消化它，那同样的事情可以反复发生。即便是某一支丢掉了叶绿体，它也可以再吞一个红藻细胞形成第二次内共生，就又恢复了光合作用的能力。

不仅如此，多貌生物的另外一支有一类茸囊生物，它是通过吞下隐藻，连环相吞（已经是第三次了）获得了叶绿体。

疟原虫是一种丢掉了光合作用能力的囊泡虫。其实它体内的叶绿体还在，只不过没有叶绿素了，取而代之的是一种叫做顶质体的结构，在它的生理过程中发挥着重要作用。

Lynn Margulis，1938～2011，女，美国生物学家。University of Chicago本科（1957）（少年班？）、硕士（1960）+UCB博士（1965）。先后执教于Brandeis University、Boston University和University of Massachusetts Amherst。美国科学院、美国艺术科学院院士。美国国家科学奖获得者（1999）。

Carl Edward Sagan，1934～1996，美国天文学家、天体物理学家、宇宙学家、科幻作家，和非常成功的天文学、天体物理学等自然科学方面的科普作家。行星学会的创立者。

Sagan是Margulis的第一任老公，虽然不是院士，但却比后者出名多了。他早期对ATP的研究，对Margulis影响很大。

https://mp.weixin.qq.com/s/jPuWP9iiLHX0EeZJfebjuQ

当做科普成为科研项目遭拒的理由，科学家的价值究竟该如何评判？

内共生起源学说(endosymbiotic theory)由Lynn Margulis于1970年出版的《真核细胞的起源》一书中正式提出。她认为，好氧细菌被变形虫状的原始真核生物吞噬后、经过长期共生能成为线粒体，蓝藻被吞噬后经过共生能变成叶绿体，螺旋体被吞噬后经过共生能变成原始鞭毛。

谁能想到到现在关于藻类的系统分类研究和细胞研究，已经彻底刷新了我们的三观。藻类早已不是当年那个混沌模糊被一股脑儿塞到一起去的类群了。有些藻类变成了绿色陆生植物的亲戚，有些藻类变成了疟原虫的亲戚，有些藻类变成了原来属于真菌的水霉的亲戚。

https://mp.weixin.qq.com/s/7iyHH6Fe_rIg4DEObfujlQ

海带竟然不算植物！这得从演化开始说

https://www.zhihu.com/question/59213363

什么是藻类的第二次内共生？

https://www.zhihu.com/question/21910606

地球上最初的生命为什么有的进化成了植物有的进化成了动物

https://mp.weixin.qq.com/s/F36OuorBaKMWfZhd_tPXKQ

人真是猴子变的？……那现在的猴子咋没变成人？

https://mp.weixin.qq.com/s/3UngFEQnD6kGB8Y5UB1UBA

生物学中最重要的概念，依旧是个谜（什么是物种?）

https://mp.weixin.qq.com/s/63fQMaGwhb1wcI6HhS4CIg

他，企图自杀；他，胆小内向；他们在一起会发生什么？（细胞学说）