多細胞生命（上）| 進化的歷史009

2020-09-10 透明的思想

團藻細胞

摘要：多細胞生命可以看成是由細胞構成的群體。這種群體可以很小，相互合作。也可以很大有複雜的溝通與協作甚至是分工機制。多細胞生物將生命帶上了一個更高的層次。

3.3 多細胞生命

&34;

數十億年前，生命跨過了一個門檻。單細胞生命開始相互溝通合作，結合在一起，從此踏上了一條全新的進化徵程。2016年在中國玉溪發現21億年前多細胞生物化石，是地球上目前已知發現的最早的多細胞生命化石。我們知道生命的出現大約在36億年前，從單細胞到多細胞經過了大約十多億年的進化，多細胞生命出現並不斷演化的原因可能與環境變化有關。

早期的地球環境非常的惡劣且非常不穩定，生命的形態只能是數量多結構簡單。很多微生物可以生活在幾百度的海底火山口，嚴寒的冰川中，地底深處，甚至在太空中，但多細胞生命則很難生存在那樣的環境中。多細胞生命比較脆弱對環境要求高。這可能是因為細胞之間需要大量的溝通、聯繫、協調機制，這種機制是在細胞體外進行的受環境影響會很大。一旦機制被破壞多細胞生命也就終結了。很顯然地球最終從幾百度的高溫逐漸降溫到現在這樣溫度適宜、四季變化的氣候，滿足了多生命體的生存要求。

另一個重要的環境因素是太古代末期（約26.5~26億年前）藍綠藻大爆發，藍綠藻生產了大量的氧氣。有一種觀點認為大氣、海洋中氧濃度增加的結果，生命的數量增加競爭激烈。在競爭的刺激下地球生命的發展、演化進入了快速發展的多細胞生物時代。

缺氧實驗

關於氧氣還有一個實驗很有意思，美國科學家做了一項實驗：將部分人體正常細胞放置於缺氧的器皿中，本以為細胞會大量死亡。結果令人想不到的是，事實與猜測恰恰相反。當實驗中的細胞得不到足夠的氧氣時，細胞沒有死只是停止了新陳代謝，就象沒有汽油的汽車就停在那兒。當給細胞恢復充足的氧氣後，細胞才開始逐漸全部死亡。現實生活中食物在無氧的條件下其新鮮度會保持的更長久——所以很多食物被真空密封保存，似乎也印證了這個結果。所以科學家認為如果能夠改變人體基因細胞組織從而改變人體每天攝入氧氣的含量，有可能是解開生命衰老之謎的關鍵。但我並不這麼認為，站在細胞個體的角度看缺氧減少生命代謝可以延長自身壽命。但站在多細胞生命的宏觀角度看，缺氧造成個體細胞不工作，則宏觀的各種機能就會失調甚至喪失，這是非常嚴重的問題。多細胞生命的核心之一是細胞間的協作，沒有了協作生命就無法維持了。

多細胞生命——生存壓力下的抱團策略

激烈的生存競爭使生命嘗試不同的生存策略。策略一：讓個體變大變強少而精；策略二：靈活躲避、高效繁殖實現種族的延續。策略三：走差異化使自身適應一些極端環境避免競爭。策略四：單打獨鬥不如組團競爭打敗對手更具優勢。多細胞生命作為一個整體，與個體競爭有優勢。科學家發現團藻就有兩種生存模式，當外界環境條件好團藻就以個體方式獨立生存。當外界生存環境差的時候它們就聚集在一起抱團取暖。科學家認為團藻還算不上是多細胞生命，但它很可能是一種介於單細胞生物與多細胞生之間的過渡狀態。

鏈球菌：短者4～8個細菌組成，長者有20～30個細菌組成。

物理學家有一句名言：More is different。翻譯過來就是&34;。多細胞生物不僅帶來了生物個體體積規模的增大，更是出現了細胞的分化和由大量不同分化細胞級聯形成的整體結構、系統的秩序構建，然後是各項生命機能的分工，最終演化出了生物體內精細的組織、器官。

單個細胞的存在是簡單的、有限的，像隱士一樣只需要養活自己。雖然有些微生物偶爾也會聯合起來，但它們與其他微生物之間的協調和合作並非必要。相比之下，多細胞生物體內的細胞——從某些藻類所擁有的4個細胞到人體內的37萬億個細胞，都放棄了各自獨立性相互溝通協作頑強地結合在一起。可以稱之為「社會性細胞」，它們享受著群體生活帶來的優越性，比如：生命體內的環境比外部環境要優越的多。有充足的氧份、穩定的溫度等等。但也需要每個細胞都發揮自己的作用（這與人類社會何其相似）。比如儘管基因相同，但每個細胞都經過一系列調整異化為一種特定組織細胞承擔著特殊的功能完成特定的工作。也需要為了整體的利益而減少自身繁殖，只增長到它們履行其功能所需要的數量。甚至在特殊時期需要它們犧牲自己開啟「自殺」程序，也被稱為細胞凋亡。試想在一個適宜的環境中所有的細胞都為自己拼命爭搶氧份，大量繁殖，這個多細胞生命就崩潰了。

由多細胞生物建立起來的生命系統的複雜性和規模是單細胞生物所遠遠不能比擬的。所以應該說多細胞生物將生命帶上了一個新的層次，為生命帶來了新的巨大的進化潛力。生命的多樣性也帶來了生物種群的競爭，最終形成了更高層次的生態系統。總之這個星球因為多細胞生命的出現而完全不同。·

……………… 未完待續 ………………


❓知乎討論:
多細胞生物是否可以理解為細胞的社會？動物的細胞跟單細胞微生物的細胞有什麼不同？
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本文來自專輯《進化的歷史》

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