“660兄弟,你是生物学家像,老王我想请教你一些问题。”
“生物学家可能还不敢当。但是你这样称我,我是真的很高兴。想问什么就问吧。这里没有博士,硕士,本科生,有的只是一群志同道合的人。”
“你能不能和我说一下内共生学说?”
“阿毛同志,你怎么想到这茬了?是不是什么书启发了你呢?和我也说来听听吧。”
“这个我自然会和兄弟你说来听听的,只是你先给我说说这个内共生学说吧。我在这几天学习的过程中有些迷惑,需要你为我讲解一下。”
“好吧,就先说说这门学说的历史吧。”……
1905年,konstantin mereschkowsky最先提出叶绿体是由原先的内共生体形成的这一想法,随后1920年代ivan wallin提出了对线粒体的相同想法。随着人们发现它们含有dna,这些想法被henry ris重新提出。
内共生假说被琳·马古利斯所普及。在她1981年的《细胞进化中的共生》中,她认为真核细胞起源于相互作用的个体组成的群落,也包括内共生的螺旋体形成了真核生物的鞭毛和纤毛。后一种想法没有被广泛接受,因为鞭毛缺乏dna,在结构之外和原核生物也没有明显相似性。根据margulis和sagan(1996),“生命并不是通过战斗,而是通过协作占据整个全球的”,而达尔文关于进化由竞争驱动的想法是不完善的。然而也有人认为内共生更像奴隶制而非互利共生。
有人认为过氧化物酶体可能也具有内共生起源,尽管它们缺乏dna。 christian de duve认为他们也许是最早的内共生体,使得细胞能够抵抗地球大气中越来越多的氧气。然而,现在看来它们可能是“从头合成”的,而非具有共生起源。
这一假说由于证据充分,已被越来越多的人所接受。主要证据如下:
(1)共生是生物界的普遍现象,例如根瘤菌与豆科植物的共生关系,蓝藻或绿藻与真菌共生形成地衣等。有一种草履虫(paramoeciumbursaria),其体内有小的藻类与之共生,并能进行光合作用;过去说澳洲白蚁消化道内生活着一种所谓混毛虫(mixotricha paradoxa),实际由两种螺旋体、两种真细菌和一种纤毛虫组成,它们能分泌有关的酶,消化纤维素。特别是近年发现的灰孢藻。它本身并无叶绿素,但有许多叶蓝小体(cyanella)生活在体内,进行光合作用制造食物。这种共生关系看来建立不很久,因为叶蓝小体在细胞内还不大固定。灰孢藻的发现是对“内共生假说”的有力支持。
(2)叶绿体和线粒体都有其独特的dna,可以自行复制,不完全受核dna的控制。线粒体和叶绿体的dna同细胞核的dna有很大差别,但同细菌和蓝藻的dna却很相似。蓝藻的核糖体rna(rrna)不仅可以与蓝藻本身的dna杂交,而且还可与眼虫叶绿体的dna杂交,这些都说明它们之间的同源性。
(3)线粒体和叶绿体都有自己特殊的蛋白质合成系统,不受核的合成系统的控制。原核生物的核糖体由30s和50s两个亚基组成,真核生物的核糖体由40s和60s两个亚基组成。线粒体和叶绿体的核糖体分别与细菌和蓝藻的一致,也是由30s和50s两个亚基组成,这说明细菌和线粒体、蓝藻和叶绿体是同源的。抗生素可以抑制细菌和蓝藻的生长,也可以抑制真核生物中的线粒体和叶绿体的作用,这也说明线粒体与细菌、叶绿体与蓝藻是同源的。
(4)线粒体、叶绿体的内、外膜有显著差异,内、外膜之间充满了液体。研究发现,它们内、外膜的化学成分是不同的。外膜与宿主的膜比较一致,特别是和内质网膜很相似;内膜则分别同细菌和蓝藻的膜相似。…
我之所以和你说起这个内共生学说,是因为我这几天在看一本书,这本书是《细胞生命的礼赞》,我发现我现在的这个房子其实就是一个细胞。