第12章 生命的邂逅
- 四十億年:我記錄生命演化
- 浪浪山的小豬妖
- 2914字
- 2023-12-27 11:38:00
“厭氧菌”們要去哪里尋找那生的希望呢?其實在徐遠觀察“好氧菌”的時候已經發現了。在這個氧氣濃度聊勝于無的時代,“好氧菌”扎堆生長的地方氧氣就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之一。
當好氧菌生物鋪滿一片區域形成所謂的菌毯時,此時菌毯地下就基本是個無氧環境了。此時的生態環境通過徐遠肉眼看來就是世界各處的淺海鋪著菌毯,菌毯的最頂層是好氧菌,菌毯地下從上往下是越來越厭氧的微生物。
而當兩者生活在一起后竟發現對方個個都是人才,說話又好聽,都超喜歡對方的。厭氧菌無法將有機物徹底代謝為無機物,所以它們的生命活動就會產生許多諸如丙酮酸之類的簡單有機物,這些對于厭氧菌而言不過舉手之勞的代謝副產物卻是好氧菌的珍貴養料。
此外氧化釋放的能量會遠遠高于有機物酵解,也高于單純的光合作用或者化能合成作用,因此會釋放出大量的能量。如果不加以控制就會失控,類似于燃燒。所以好氧生物需要建立一種能量池,來儲存或者緩沖氧化作用的能量。就像一個個細胞長出了啤酒肚。
這些能量目前好氧生物結構簡單,無法全部消耗。徐遠看到后也理解,畢竟現在地球剛改版本,生物復雜度一時之間無法跟上版本,耗能跟不上產能。而有氧代謝一刻都無法停止,積蓄的能量就需要釋放,這就便宜了菌毯之下的厭氧菌。菌毯之下的好氧菌和厭氧菌們存在著復雜的交互關系。就這樣厭氧菌與好氧菌這對舊時代的冤家成了這殘酷新時代的涸轍之鮒,相濡以沫共度時艱。
隨著徐遠的加速,時光飛逝,2億年的時間彈指一揮間便流過。時間來到了18億年前的固結紀。此時地球上零散的幾片大陸終于拼合在了一起,地球上第一次出現了超大陸,哥倫比亞超大陸。超級火山活動又在板塊的縫隙間滲入了大量熔巖,隨著火山活動的停止,板塊縫隙間的熔巖冷卻凝固成巖石,如同焊接一般將大陸牢牢的連在一起。這就是固結紀的由來。
海面之下的海底菌毯呢,徐遠觀測到有那么一些古菌,它們可能是為了保護自己最容易受氧氣破壞的DNA,故而將自己一部分細胞膜內陷形成內膜系統,盡最大可能將自己脆弱的DNA與外界隔絕起來,構建起了一個叫做“細胞核”的結構來保護自己的DNA。
這么做之后呢,所帶來的副產物之一就是這些古菌細胞的內部被這些內膜系統分隔出了許多小房間,時間一長竟有一些受夠了環境毒打的好氧細菌鉆進了這個古菌體內,成了這些小房間里的房客。
正所謂細菌永不為奴,除非包吃包住,在這里不但可以得到古菌內膜系統的庇護,還能第一時間獲得古菌代謝產生的小分子有機物養分,于是這些好氧菌們便再也不離開了,而反過來對古菌而言這波更是不虧,這些寄宿的好氧菌不但幫它消耗掉了麻煩的氧氣,而且它們還能將有氧呼吸產生的龐大能量像房租一樣上交一部分。這種互利關系被稱為“內共生”。這種神奇的現象徐遠觀測到后也不由得驚嘆生命真的會找到自己的出路。
隨著徐遠的加速開始,億年又億年的演化,這些古菌與其內共生的好氧細菌不斷鞏固睦鄰友好關系,深化互利合作與協作,實現共同發展與繁榮,這對在生命太初即分道揚鑣的兩大家族的后裔最終竟合二為一。
它們的代謝體系乃至各自的DNA都逐漸融為一體,最終一種全新的生命形態出現在了徐遠眼前那就是“真核生物”。今天的世界一切的動物、植物、真菌等都是真核生物,這個族裔構成了我們現在所見的一切宏觀生命形態,今天我們細胞的外在結構總體上依舊是當初那個古菌細胞的延伸,而寄宿于古菌之內的那個真細菌的后代也依舊還在我們的細胞中繁衍不息,只不過我們今天將其稱之為“線粒體”。
內膜結構搭配線粒體的強勁能源讓真核生物的細胞可以擴大到細菌和古菌或者說原核生物細胞的數萬倍大小,在絕對的體型優勢與更復雜細胞結構支持下,真核生物創造出了許多前所未有的行為,比如胞吞,通俗點講就是把別的細胞一口吞進體內消化掉,徹底褫奪其全部營養,在那一刻弱肉強食成為了地球生命的主旋律,而生命的貪婪也在絕對實力的加持下醞釀著新的革命。
隨著徐遠的加速,時光開始飛逝,細菌、古菌、真核生物都開始演化,特別是真核生物依靠自己體型龐大、結構復雜、代謝高效等特點搞出了不少騷操作,比如演化出了能夠讓自己快速運動的鞭毛。
雖然之前的微生物也存在鞭毛,但是之前的鞭毛由于細胞比較簡單弱小,驅動不了那么大的真核生物,在徐遠的觀測下,真核生物重新演化出了一種力大磚飛的鞭毛。通過徐遠的觀察發現真核生物的鞭毛使用上分為了好多的流派,其中最主流的是兩派。
其中一派是只配置了一根鞭毛的單鞭毛生物,這派真核生物后面演化出了動物和真菌。在當今所有動物的精子中都只有1根鞭毛,算是對這古老的特征的繼承。
另一派是配置了兩根鞭毛的雙鞭毛生物,徐遠觀察到這些雙鞭毛生物又分為了兩種。一種是配置了兩根不一樣長鞭毛的不等鞭毛生物,現代生物中的硅藻、海帶、瘧原蟲等全是此類生物。另一種是配置了兩根一樣長鞭毛的原始質體生物或者說是“泛植物”,現代植物便是此類生物的后代,所以植物的精子有兩根一樣長的鞭毛。
時間來到了16億年,徐遠觀測到長有兩根鞭毛的原始質體生物像往常一樣吞噬著周遭的細菌和古菌,然而當它吞下一顆藍細菌(藍藻)細胞時,不知因為什么原因,這個藍細菌并未像別的獵物一樣被消化掉,相反這個藍細菌就和當年內共生于古菌體內的那個好氧菌一樣在那個真核細胞內部開始分裂、繁殖,并繼續像以前一樣進行光合作用,在那一刻,真核細胞與藍細菌達成了新的同盟,從此真核生物第一次掌握了光合作用,而被吞入的那顆藍細菌的后代也很快有了一個新的名字,葉綠體。
以此為起點,以“綠藻”和“紅藻”為代表的真核光合作用者登上了歷史舞臺,吞噬并豢養了藍細菌的它們將會在之后十幾億年中成為地球氣候變化的最主要推手。
看到生命演化中出現如此意外的邂逅,徐遠也覺得不可思議便發動了回溯儀的一個新功能定向加速。簡單來說就是針對某一類觀測到的生物進行定向搜索,查找其演化歷程。徐遠也想看看這個共生了藍細菌的細胞后續如何發展。
在定向加速下,徐遠萬萬沒想到事情的發展簡直撲朔迷離。綠藻與紅藻并沒有讓內共生的吞噬游戲就此結束,在距今約5.4億年前的寒武紀,又有一種單細胞真核生物吞噬了綠藻,于是它的后代演化成了裸藻,在距今約4.5億年前的奧陶紀,又又有一種單細胞真核生物吞噬了紅藻,于是它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,叒有一種單細胞真核生物吞噬了紅藻,于是它的后代演化成了甲藻,更有甚者還有一種單細胞真核生物吞噬了紅藻演化成了隱藻,然后另一種單細胞真核生物又吞噬了隱藻演化成了紅色中縊蟲,由此內共生著內共生著藍細菌的紅藻的隱藻的紅色中縊蟲就也能光合作用了。
徐遠看著這些如同俄羅斯套娃般吞噬共生也是瞠目結舌,如果說首次藍細菌的內共生是美妙的邂逅,那后續徐遠看到的這些也只能感嘆:這些所謂構造簡單的浮游生物、單細胞的“原生生物”其實絕不簡單,更非原始,它們經歷了比動物、植物更加悠長的殘酷生存競爭,它們才是真正掌握著生存的千層套路的演化急先鋒。
結束了這次新功能試用,雖然結果有點出乎意料,但是這個功能徐遠覺得還是很棒的。可惜徐遠覺得這個功能還是有待加強,比如植物是眼前細胞的后代,定向加速并未顯示植物的演化或登陸。徐遠想著看來其他功能也要盡快感受下效果,單純的功能描述還是有點不夠詳實。