祖傳的能量小藥丸:線粒體

2021-02-25 物種日曆

如果你不是一隻生物狗，你可能壓根就沒聽說過線粒體，但是你一刻也離不開它。

線粒體是動植物細胞裡存在的一種微小的顆粒狀結構，看似普通，卻一點也不普通。線粒體是細胞進行有氧呼吸的唯一場所，從115.61米高的北美紅杉、33.6米長的藍鯨，到長度只有5微米的酵母，所能動用的能源，ATP，絕大部分都來自於此。


細胞的內部結構，9所指示的就是線粒體。圖片：wiki commons


電子顯微鏡下的線粒體假彩照片。圖片：interestingfacts.org 

線粒體的結構也非常特殊。細胞內的大部分細胞器都是由單層膜組成的，但是線粒體卻具有雙層膜結構。外膜一般呈長圓形至圓球形，非常平整，但是內膜卻形成很多向內的褶皺，以便在有限的體積內容納下更大面積的膜結構。


線粒體的內部結構。圖片：wiki commons


生物狗一定非常熟悉這張圖片。這是排列在線粒體內膜上的呼吸鏈，糖酵解、三羧酸循環等途徑產生的NADH和FDA都是在這裡最終轉化成ATP的。圖片：wiki commons

更為神奇的是，線粒體裡還擁有自己的DNA和核糖體——而且和母體細胞中的完全不同，倒是與細菌中的更為相似。雖然受到母細胞的調控，但是線粒體的複製分裂基本上是自主的，就像獨立的細胞一樣。


線粒體不僅可以分裂，還可以融合。圖片：Molecular Biology of the Cell, 4th edition

根據這些獨特的表現，科學家們提出了「內共生學說」，認為線粒體本是獨立生存的細菌，在被別的更大的細胞吞噬後，沒有被消化，而是安頓下來，一方面得到穩定的營養，另一方面為吞噬它的細胞提供了有氧呼吸的能力，使它更具競爭力，且能夠適應更加苛刻的環境。


線粒體起源的「內共生假說」——該學說認為，葉綠體也是和線粒體一樣起源的。圖片：wiki commons/Kelvin Song，漢化：老貓

在進行有性生殖的生物體內，線粒體還有一個有趣的特質。在精子與卵子結合的過程中，精細胞會拋棄掉所有不必要的結構，只把核染色體注入卵細胞體內，因此子代中的所有線粒體都是遺傳自母本的——就像Y染色體從來都來自父本一樣。因此在需要上溯母本時，線粒體就是最好的工具：你的你的母親、你的外婆，外婆的外婆……都擁有著同樣的線粒體。


根據相同的線粒體，我們能夠追尋到所有現代人的共同女性祖先，生活在大約9.9萬年到14.8萬年前之間的「線粒體夏娃」。圖片：wiki commons

看到現在，是不是也開始覺得線粒體萌萌噠？


圖片：Libby Lamb

對，就是這樣一種神奇的細胞器，萬有市集的小夥伴們把它實體化了！




長按識別下圖中的二維碼，把祖傳能量丸帶回家吧！

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