内共生理论:进化是由创新和愚蠢的动力

车轮在地球上已经超过6000年了。手提箱已经存在了几个世纪。几十年前发明了带轮子的行李箱,并改变了许多旅行的人的生活。每次我

车轮在地球上已经超过6000年了。手提箱已经存在了几个世纪。几十年前发明了带轮子的行李箱,并改变了许多旅行的人的生活。每次我在机场时,我的休息肌肉都是一种庆祝发明的一种庆祝,从寻找新组合。创新与零件的新组合之间的关系远非另类的见解,这是我们在地球上40亿年的进化史的一部分,与我们的未来一样。

在1960年代的首次研究项目中,当时是加利福尼亚大学 – 伯克利分校的研究生的林恩·玛格利斯(Lynn Margulis)研究了生物中细胞的多样性,并提出了一种新理论,以了解它们的出现。正如她曾经描述的那样,她写了这本书,并收到了拒绝,“ 15个左右的期刊”。她毫不犹豫地在一本关于理论生物学的相对晦涩的日记中找到了该论文的家。面对负面评论的合唱团,马古利斯(Margulis)无所畏惧的毅力令人叹为观止 – 这是一位年轻的女科学家,在她的职业生涯开始时,她对抗根深蒂固的正统观念。

Margulis看着使动物,植物和真菌身体的细胞。这些细胞对它们具有复杂性,即细菌没有。动物和植物细胞包含一个基因组所在的核。周围的细胞核周围是许多小型器官,即所谓的细胞器,它们具有不同的功能。这些细胞器中最突出的是为细胞供电的动力。植物具有叶绿体,含有叶绿素,可将光合作用反应转化为可用的能量。同样,动物细胞具有线粒体,可从氧气和糖中产生能量。Margulis观察到这些细胞器看起来像细胞内的迷你细胞。每个都有自己的膜,将其与电池的其余部分分开。线粒体和叶绿体在细胞中通过分成两个过程,这是一个称为二元裂变的过程。当他们分裂时,细胞器会拉长,在中间捏住,看起来像哑铃,然后分开形成两个新个体。这些细胞器甚至具有自己的基因组,与核的基因组分开。然而,细胞器的基因组与细胞核的基因组有很大不同。核中的DNA链是线性的。在线粒体和叶绿体中,DNA形成圆环。

内共生理论

凭借自己的膜,通过二进制裂变的繁殖,将DNA繁殖为一个圆,这些细胞器的结构敲响了Margulis的铃铛。她以前在细菌中曾经看过这些特征。细菌通过二进制裂变繁殖,被类似的膜包围,其基因组看起来很像叶绿体和线粒体。动力动物和植物细胞的细胞器比细菌更相似,而不是它们所居住的细胞的细胞核。叶绿体最初是一种自由生存的蓝细菌(也称为蓝绿色藻类)的物种,该物种被掺入另一个细胞中,并作为代谢劳动者起作用,以提供该新细胞的能量。同样,线粒体最初也是与另一个细胞合并的自由生物细菌,并被放置在供电。

玛格利斯的想法受到了广泛的嘲笑或完全冷漠的态度。幸运的是,对于Margulis和一般的科学来说,技术都赶上了她的想法。随着1980年代开发的DNA测序方法,可以将细胞器内基因的历史与细胞核的历史进行比较。出现的家谱很漂亮,令人惊讶。线粒体和叶绿体均不与其自身核的DNA相关。叶绿体与蓝细菌不同的叶绿体比植物细胞中的其他任何物种都更紧密相关。同样,线粒体是耗氧细菌的后代,与其核无关。如今,每个动物或真菌细胞中都有两个生命家族,其中一个核心和另一个祖先曾经是自由生活的细菌。植物细胞有一个第三个家庭,其祖先曾经是自由生活的蓝细菌。我们看的越多,我们发现特征就会出现在一个物种中,只能借用,被盗和修改为另一种特征。这样,托管继承了现成的发明的部分,而不必自己构建它。这些零件的组合以及可以从中出现的新个人可以打开进化机会。

数十亿年来,生命一直以单细胞的形式存在,而发明是生物代谢周围能量和化学物质的方式。生活很小。随着越来越复杂的个体的起源,新的方法是制造蛋白质,四处移动和喂养的新方法。具有身体的生物(动物,植物和真菌)是地球的相对新来者,它们中的每一个都是由源自不同个体合并的细胞组成的。身体的出现为生物发展开辟了一种新的发展方式。由许多细胞制成的生物,每个细胞由细胞器提供动力,可能会变得大并发展新的组织和器官。结果是帮助动物飞向最高海拔的组织和器官的多样性,在海洋底部游泳,并设计卫星以探测太阳系的远处。

从其他物种的组合,借用和重新利用技术和发明已成为我们数十亿年的一部分。这也是我们的未来。 2020年诺贝尔化学奖授予了两名女性,这些女性帮助设计了CRISPR-CAS,这是一种编辑基因组的新技术。在自然界中,CRISPR是一种防御机制,细菌用来阻止病毒入侵。我们有意识的大脑已经完成了数十亿年的细胞和基因组所做的事情,这一观点有些美丽。细菌发明的过程已努力改变他人的基因组。就像林恩·马古利斯(Lynn Margulis)所看到的那样,结果是一项适当的技术,当经过修补时,可以改变进化。

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