2. 原核生物和真核生物

2. 原核生物和真核生物

迄今为止科学家发现的最早的古生物化石是在三十二亿年前的细菌化石,在一些被称为叠层石的岩石层里,发现有原始细菌活动的痕迹。

在现代生物中,由于细菌多是最简单的无核单细胞生物,因此人们一般都认为它们是低级、原始的生物。其实,它们都是已经进化了几十亿年的现代生物。

如果我们把现有的一般细菌称为真细菌,那么真细菌的祖先可能是一种巨大的具有吞噬能力的古核细胞,它们靠吞噬糖类并将其分解来获得其生命活动所需的能量。在生命演化过程中,这种古核细胞由于某种原因将细菌作为食物吞噬进体内,但是却没有将其消化分解掉,而是与之建立起了一种互惠的共生关系。古核细胞为细胞内的细菌提供保护和较好的生存环境,并供给细菌未完全分解的糖类,细菌由于可以轻易地得到这些营养物质,从而产生更多的能量,并可以供宿主利用。这种细胞内共生关系对双方都有益处,因此双方在进化中就建立起了一种逐步固定的关系。

在古核细胞内共生的细菌因为所处环境与其独立生存时不同,因此很多原来的结构和功能变得不再必要而逐渐退化,以致消失殆尽。结果细胞内共生的细菌越来越特化,最终演化为古核细胞内专门进行能量代谢的细胞器——线粒体。同时,一方面原来古核细胞的能量代谢越来越依赖于内共生的细菌的存在,另一方面为了避免自身的一些细胞内结构,尤其是遗传物质被侵入的细菌“吃掉”,它们也产生了一系列应激性变化。首先是古核细胞的细胞膜大量内陷形成原始的内质网膜系统,限制了线粒体前身细菌的活动;而后原始的内质网膜系统中的一部分进一步转化,将细胞的遗传物质包在一起形成了细胞核,这一部分内质网膜就进化成了核膜。从此,一种更加进步的生命模式诞生了,这就是真核细胞,也就是最初的真核生物。

在通过细胞内共生的方式产生线粒体的同时,一部分这样的古核细胞还吞噬了某种原始的蓝细菌。这些蓝细菌也通过类似的内共生过程成为细胞内另一种细胞器,行使光合自养功能,这就是叶绿体。

原核生物(Prokaryotes)曾是地球上唯一的生命形式,它们统占地球长达二十亿年以上,如今它们还是很兴盛,在营养盐的循环中扮演着重要角色。原核生物是生物界最简单的一类生物,至少包括四千种生物。它们的遗传物质分布在一个没有明确界限的区域,没有成型的细胞核,故只有原核或者称为拟核。

含有被核膜包围的细胞核的细胞,叫真核细胞,由真核细胞构成的生物被称为真核生物(Eukaryotes)。

细胞核的产生使细胞内细胞核和细胞质相对分离,遗产信息的传递与表达分别在核内和细胞质中进行,为遗传物质基因的组合更加复杂化和多功能化提供了可能,以适应更为复杂的外界环境,这是生命发展进化中最为重要的一环,具有里程碑的意义。

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