复杂生命的存在归功于寄生虫?

宇宙中复杂生命是否罕见? 认为它可能罕见的观点,是基于这样的观察:像我们这样的生命——拥有庞大、能量需求高、结构复杂的细胞——其存在可能取决于地球历史上一些非常特定且不太可能的因素。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点



宇宙中复杂生命是否罕见? 认为它可能罕见的观点,是基于这样的观察:像我们这样的生命——拥有庞大、能量需求高、结构复杂的细胞——其存在可能取决于地球历史上一些非常特定且不太可能的因素。 综上所述,它们表明像地球这样的地方在整个宇宙中可能极其罕见。 正如我在之前的文章中指出的那样,这类论点存在一些潜在的缺陷,主要是因为我们进行事后推断的方式。

但是,关于“稀有地球”观点的更有力的论据之一,来自于这样一种说法:我们的细胞动力工厂——线粒体,是大约20亿年前更简单的微生物(原核生物)极低概率合并的结果。 在这种情景中,真核生物(我们、植物、昆虫、真菌……)复杂的细胞结构本质上始于那次极其幸运——因此在宇宙中也极其罕见——的相互吞噬和由此产生的共生关系。


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然而,一项新的研究提供了一个有趣的(尽管同样未经证实的)替代方案。 弗吉尼亚大学的张旺和马丁·吴提出,线粒体机制实际上并非来自偶然的细胞合并,或一个原核生物吞噬另一个原核生物,而是来自寄生虫。 最初作为细菌窃取化学能的生物,最终变成提供化学能的生物——以换取进化优势。

这个提议来自于对现代线粒体和18种密切相关的自由活动细菌之间遗传关系的深入研究。 研究人员实际上尝试重建最早的线粒体及其直接前体的可能代谢过程。 他们发现这些生物更有可能曾经是化学能寄生虫,而且可能也是可移动的——带有细菌“尾巴”或鞭毛的基因,鞭毛推动着许多微生物。

这会如何改变“复杂生命罕见”的论点? 寄生虫在自然界中非常普遍。 事实上,正如科学作家卡尔·齐默在他的著作《寄生虫雷克斯》中指出的那样,从许多方面来看,地球上的生命可以被认为是受寄生虫支配的。 而寄生虫的美妙之处(是的,在适当的语境下,一切事物都是美好的!)在于,它们的生存完全取决于将自身植入其他生物体内。

换句话说,如果线粒体和复杂细胞是寄生虫侵染的后期结果,那么它们的存在也许并非如此不可能——那些祖先线粒体物种有强烈的动机去寻找宿主,而剩下的就是自然选择。

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