【2022年度“科普中國(guó)青年之星創(chuàng)作大賽”】真核生物誕世史詩(shī)

如今的生物界可謂是三分天下：古細(xì)菌界、真細(xì)菌界、真核生物界，共同演繹出今天多彩而充滿(mǎn)活力的地球生物圈。可生物界沒(méi)有諸葛孔明隆中對(duì)，這天下如何從古細(xì)菌、真細(xì)菌手里劃出一塊真核生物的地盤(pán)呢？對(duì)于這件傳奇三分天下，人類(lèi)莫衷一是，謎團(tuán)困擾著一代又一代人，卻有神話(huà)般的故事，引人遐想……

事情也許還要從地球上剛出現(xiàn)古細(xì)菌開(kāi)始。那時(shí)的地球，氧氣濃度沒(méi)有那么高，原始生命（細(xì)菌等）靠化能合成作用，從硫化氫等物質(zhì)中抽取有限的能量，釋放氧氣。這看似和平的年代慢慢過(guò)去……歲月如梭，時(shí)光荏苒，一場(chǎng)危機(jī)卻在悄然醞釀，地球上真正的第一次生物浩劫就開(kāi)始了：大氧化事件。氧氣對(duì)于今天的人類(lèi)來(lái)說(shuō)再不過(guò)稀松平常，可在對(duì)于大部分原始生物來(lái)說(shuō)，氧氣是垃圾、是毒藥、是“大規(guī)模殺傷性武器”，相比洪水猛獸之于人類(lèi)有過(guò)之而無(wú)不及。藍(lán)藻的大規(guī)模興盛，釋放了大量氧氣作為原始的化學(xué)武器，殺死了大量的厭氧細(xì)菌。與此同時(shí)，好氧細(xì)菌隨著氧氣濃度增高而繁盛。原始生命王位的迭代就這樣悄無(wú)聲息，卻又安靜得致命。

曾經(jīng)的地盤(pán)被拱手讓人，古細(xì)菌處于存之絕續(xù)的危難關(guān)頭?。?！

菌難當(dāng)頭之際，古細(xì)菌內(nèi)部分成了兩個(gè)派別：固政派和共生派。固政派主張固守孑遺的根據(jù)地，在此處繼續(xù)原來(lái)的生活，這的確是一條很好的出路，這里古菌世代繁衍生息，仗有海底火山天險(xiǎn)地利，高鹽高溫，外面的生物與有害物質(zhì)很難進(jìn)來(lái)，易守難攻。還有取之不盡的地?zé)崤c化能合成原料，真乃世外桃源也，世間絕無(wú)二處。固政派得到了大部分古細(xì)菌的支持。而共生派主張和好氧細(xì)菌等締結(jié)盟約，讓他們提供氧氣處理設(shè)備，而由古細(xì)菌提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，互惠互利，一體。這種理念對(duì)于古細(xì)菌來(lái)說(shuō)是超前的，挑戰(zhàn)古細(xì)菌原本的生存觀念，因而并沒(méi)有得到很多支持，只是收到了固政派的最后通牒：任爾流放自身，莫要累及他菌。

即便在溫暖的火山口，收到通牒的共生派卻也感到寒心，但這同時(shí)也堅(jiān)定了他們向外探索的決心。主張革新的共生派怎會(huì)滿(mǎn)足于蝸居在小小的火山口周?chē)?？世界那么大，我想去——哪就去哪，你要我走，我不?huì)留。不是你判我們流放界外，是我們判你留在界內(nèi)！

共生派說(shuō)干就干，和根據(jù)地外圈的好氧細(xì)菌取得了聯(lián)絡(luò)，好氧細(xì)菌消耗氧氣，產(chǎn)生能量，也許還有簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)，古細(xì)菌利用能量與小分子物質(zhì)，為好氧細(xì)菌提供大分子物質(zhì)。說(shuō)起來(lái)容易，可實(shí)際上這可經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的演化過(guò)程，雙方不斷談判協(xié)商，互相讓步，彼此選擇，才最終締結(jié)了盟約，形成了古細(xì)菌吞噬好氧細(xì)菌的結(jié)構(gòu)。這下古細(xì)菌戴上了“潛水裝”，終于可以大幅拓展生存空間了！

共生的益處遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)共生派的預(yù)期，大量的能量提供使得古細(xì)菌進(jìn)軍世界的過(guò)程中“有錢(qián)任性”，通過(guò)自然選擇進(jìn)化出了更耗能量但也更先進(jìn)的細(xì)胞器，一場(chǎng)細(xì)胞內(nèi)的工業(yè)革命來(lái)襲，原先的好氧細(xì)菌逐漸演化為線(xiàn)粒體，特化為能量車(chē)間。更重要的是，共生派完全劃清了和固政派的界限——細(xì)胞核核膜！他們通過(guò)類(lèi)似于細(xì)胞膜內(nèi)折的方式包住了擬核DNA，原始的細(xì)胞核就形成了。共生派從被流放的古細(xì)菌殖民者，搖身一變獨(dú)立了出來(lái)，成為了真核生物界的開(kāi)山鼻祖。我們祖先的祖先的祖先的故事大抵如斯……

神話(huà)畢竟只是神話(huà)，沒(méi)有哪個(gè)人能親眼見(jiàn)證那段真正的詳盡的歷史，既是人類(lèi)的筆墨之物，總不免局限在人類(lèi)狹小局限的認(rèn)知里。神話(huà)也有很多個(gè)版本，有的說(shuō)是現(xiàn)有細(xì)胞核后有線(xiàn)粒體；有的說(shuō)是像產(chǎn)甲烷一類(lèi)的古細(xì)菌投靠了粘菌，自己做了線(xiàn)粒體（共營(yíng)模型）；還有的宣稱(chēng)是古細(xì)菌精英中的精英自己演化出了復(fù)雜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)（自演化模型）……科學(xué)界內(nèi)各執(zhí)一詞，是真是假，真?zhèn)螏缀?？這就要由我們這一輩人去撥開(kāi)迷霧了。縱使放下真?zhèn)?，原始真核?xì)胞建立自己一界的偉大史詩(shī)，也總能勾起人的好奇心，讓我們這些后輩真核生物浮想聯(lián)翩……

注：文章采用了擬人化的修辭，使得整個(gè)演化過(guò)程盡量生動(dòng)、容易理解，但生物的演化方向?qū)嶋H并不具有自主性，而是環(huán)境決定的，真核生物產(chǎn)生的內(nèi)共生假說(shuō)，可以看做是好氧細(xì)菌與古菌“機(jī)緣巧合”、“大量試錯(cuò)”的結(jié)果。