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1700263415 生命的起源:所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的? [:1700256393]
1700263416 ·第六步 性与死亡·
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1700263418 那么,我们为什么还要进化出生殖专权呢?
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1700263420 答案仍然是“动”!
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1700263422 因为动物会动,能量消耗得很快,需要非常活跃的有氧呼吸,也就需要非常强劲的线粒体,比如很多人都会遐想人类如果能够光合作用,事情会变成怎样。但是他们不知道,哺乳动物线粒体的能耗速度是植物线粒体的数百倍,一个成年人静止不动消耗的能量与一棵参天大树相当,所以植物那样的光合作用对我们来说毫无意义。
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1700263424 然而线粒体是个很刁钻的细胞器,它自己有一部分DNA,能合成一部分关键的蛋白质,却还要细胞核的DNA合成另一部分关键的蛋白质。所以这两处的DNA能不能密切配合,就直接关系到了有氧呼吸的效率,也就直接决定了动物的能量供应。
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1700263426 但糟糕的是,细胞核DNA与线粒体DNA并不能同时复制,前者在细胞分裂时复制一次,后者却在细胞旺盛的代谢中不停地复制,而细胞分裂本身就是细胞代谢最旺盛的时候,所以,细胞分裂的次数越多,线粒体DNA突变的次数就越多,与细胞核DNA不匹配的概率就越大,对生存就越不利。这样的细胞如果是个体细胞也就罢了,还有别的细胞替它干活,如果是个生殖细胞那就惨了,后代必成衰仔,一蟹不如一蟹。
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1700263428 那么怎么办呢?
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1700263430 生殖专权!
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1700263432 在进化中,绝大多数动物都从胚胎开始就命定了将来的生殖细胞。其中,卵细胞的产生会经历尽可能少的细胞分裂,然后就进入漫长的休眠,直到排卵的时候才重新激活,这就在最大程度上保住了核DNA与线粒体DNA的密切配合。有许多动物还有卵细胞竞争机制,也就是提前制造超量的卵细胞,然后在漫长的休眠里检查这些卵细胞,剔除两班DNA配合不牢的卵细胞。比如,人类女性胚胎会在发育时一口气生成数百万个卵母细胞,但一生中就只有几百个能够最终成熟。
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1700263434 至于精子,它们的线粒体在卵细胞受精之后通常都会全部死亡,所以生殖专权不用照顾它们,分裂次数再多也都无所谓。
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1700263436 这个用核DNA与线粒体DNA来解释生殖专权的假说,同样是由尼克·莱恩提出的。总之,运动的需求产生了生殖专权,活跃的动物们因此陷入了衰老的宿命,放弃了永生,呜呼哀哉。
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1700263438 [1]单细胞生物都可以通过各种形式的细胞分裂直接产生后代,此时,每个细胞都是无性生殖的生殖细胞;真核的单细胞生物还能先与其他细胞融合再分裂,此时它们又成了有性生殖的生殖细胞。
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1700263440 [2]不要与扁形动物门混淆,扁盘动物门是一个极端罕见也极端小的门,唯一的物种丝盘虫只有薄薄的两层细胞,贴在富有营养的海底表面生活,没有固定形状也没有明确的运动方向,就像洒了一摊黏液——它们甚至能从孔径只容单个细胞的筛网里渗过去。
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1700263442 [3]严格地说,只有雌蕊和雄蕊才是特化的孢子叶,花瓣、花萼等只是特化的叶——当然,孢子叶本身也是特化的叶。
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1700263444 [4]叶发育成新植株的情形比较罕见,这一方面是因为叶中保留的分生组织比较少,分布零星,另一方面是因为叶中存储的营养也比较少,不足以维持分生组织的旺盛代谢。所以在自然环境下,只有少数叶片肥厚,或者生活在水中的植物才把叶当作营养繁殖的器官。但如果是在实验室的培养基上,叶片就很容易发育成新的植株,甚至某些已经高度分化的植物细胞也能脱分化(去分化),重新发展成分生组织,进而发展成新的植株。
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1700263446 [5]种子植物和蕨类植物合称“维管植物”,维管植物和苔藓合称“有胚植物”,有胚植物和轮藻合称“链型植物”,链型植物和绿藻统称“绿色植物”,也就是狭义的植物界,植物界与红藻、灰藻等几个小类群合称“泛植物”,也就是广义的植物界。
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1700263448 [6]苔藓的再生能力非常强,园艺上如果要种植苔藓,可以把苔藓用搅拌机打成糊糊,与尿之类的营养液混合均匀,一泼就行。
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1700263450 [7]刺胞动物门原本叫作“腔肠动物门”。但我们后来发现栉水母只是长得像水母,实际上根本不是水母,也不属于这个门,所以把栉水母拆分出来,成立了一个“栉水母动物门”,剩余的腔肠动物门就该叫“刺胞动物门”了。
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1700263452 [8]刺胞动物门并不是只有珊瑚能够永生,它们的“水螅体”普遍不会衰老,珊瑚只是水螅体最著名的代表。在这里,所谓“水螅体”,是刺胞动物门的一个“生活世代”,它与“水母体”的循环就是刺胞动物门的完整生活史:水螅体可以无性生殖(出芽生殖)出更多的水螅体,也可以无性生殖(断裂生殖)出水母体;水母体只能有性生殖,它们制造的受精卵会孵化水螅体。但并不是所有的刺胞动物都有这个完整的循环,比如珊瑚就没有水母体世代,它们可以直接有性生殖,制造更多的水螅体,也就是珊瑚;而大型的钵水母没有水螅体世代,它们有性生殖的产物就是新的水母。
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1700263454 [9]所以这三个门都属于一个被称为“触手冠动物”的类群。
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1700263456 [10]脊索动物门的尾索动物亚门是与脊椎动物关系最近的一个类群,包括海鞘纲、樽海鞘纲、尾海鞘纲三个纲。本文所说的海鞘包括了海鞘纲和樽海鞘纲的物种,它们个体发育早期酷似蝌蚪,有带脊索的摆动的尾巴,但会在变态发育中丢失脊索,变成酷似珊瑚虫的样子。
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1700263458 [11]当然,我们不可能真的统计这几百代以来的每一个细胞,因为2¹⁰⁰ 是个惊人的数字,就算把整个银河系都做成硬盘也存不下那么多细菌的统计数据。
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1700263460 [12]原核生物的DNA是环形的,无头无尾,当然就没有下文的一切问题了。
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1700263462 [13]真核生物的端粒酶进化得非常复杂,由多个基因合作制造。比如人的端粒酶就包括了端粒酶RNA(hTR)、端粒酶结合蛋白(hTP1)和端粒酶活性催化单位(hTERT)等,它们每一个都有各自的基因,并处于不同的染色体上。
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1700263464 [14]生物学规律几乎必有例外。有些生物的有些细胞会在分化之后真的丢失那些已经关闭的基因,比如线虫的体细胞;有些生物存在局部的多倍体细胞,比如被子植物的胚乳是三倍体;还有些快速分裂的细胞会发生无丝分裂,这使得两个子细胞的染色体不能均等分配,比如蛙的红细胞。但请不要纠结这些细节,它们并不影响讨论。
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