《生物界最重大的十项顶级创造》.doc

生命界最重大的十项顶级创造Claire Ainsworth et al《新科学家》2005年4月9日良忠　译　　柯南　校 　　多细胞结构——Claire Ainsworth　　在洗澡的时候想想这个，你可能正好用到一块最伟大的进化创造物之一的精选实例品来擦洗你的后背，或者至少是一块上等的塑胶仿制品。　　海绵动物是多细胞生命的关键范例，一项由单细胞活体转变为奇异而复杂的躯体的新发明。它是一个如此重大的进展，至少在16个不同的时代发生了进化。动物，陆生植物，真菌及藻类都参与了进来。 海绵 　　数十亿年来，细胞一直是一股能相互合作的力量．甚至细菌也能相互合作，形成复杂的群落，具有形成3维结构和某些分工。然而，在亿万年前，真核生物——把DNA包裹在细胞核中的更复杂的细胞——上了一个新台阶。它们构成了持久的群落，特定的细胞专职于完成不同的任务，诸如获取营养或排泄废物，而且其行为能得到很好地协调。　　真核生物能获得这一飞跃，乃是因为它们早已进化出服务于其他用途的多种必需特性。许多单细胞真核生物能特化或分化为不同类型的细胞，以致力于完成像与其它细胞合作这样的具体任务。它们借助化学信号系统去感知外界环境，其中一些与多细胞生物类似的功能用于协调它们的细胞行为。同时它们可以利用粘性表面分子来探察并俘获猎物，这种分子与在动物和其他多细胞机体中将细胞结合起来的分子相同。　　那么是什么引发了这一切呢？一种观点认为，聚合使细胞们免于被单细胞的猎食者过多地一口吞噬掉。另一种说法是，单细胞经常是能实现的功能有限——例如，大多数细胞无法既长出鞭毛进行运动，又进行分裂。但是如果每个细胞都能各司其职，那么一个菌落可以同时拥有运动和分生细胞。　　研究人员目前设法通过研究现存的与最初多细胞生物关系最近的生物的基因组，来重建最初多细胞生物的知识。加州大学伯克利分校的分子生物学家Nicole King说，“我们试图回溯到亿万年前。”她和她的研究小组正在研究单细胞原生动物领鞭毛虫(choanoflagellate)，以理解动物如何在大约6亿年前由单细胞动物进化而来。领鞭毛虫和海绵——那一阶段惟一幸存至今的事件见证者——有着共同祖先，动物拥有独特的信号传导功能和细胞粘性分子， King发现领鞭毛虫具有类似的分子，数目惊人。　 然而，更大更复杂并非多多益善。如King所指出的，在个体数量和物种数目方面，单细胞生物远多于多细胞生物。“因此，你可以说单细胞生物最为成功，但多细胞生物是最美丽而激动人心的。”　　眼睛——Graham Lawton　　它们出现于进化的灵光一现之间，却因此永远改变了生命界的规则。在眼睛出现之前，生命更为和善温良，由懒洋洋地分布在海洋里的行动迟缓的软体蠕虫统治着。眼睛的创造预示了一个更为凶残冷酷、充斥着竞争的世界。视觉使动物变成活跃的猎食者成为可能，它引起的进化的军备竞赛改变了这个星球。　　最早的眼睛大约出现于5.43亿年前——正值寒武纪开始——被称为莱德利基虫(Redlichia)的三叶虫群体中。它们的眼睛是复眼，类似于现代的昆虫，也许是由感光点进化而来。它们在化石记录上的外观出人意料地醒目——5.44亿年前，三叶虫的祖先还不曾有眼睛。　　在那不可思议的百万年间发生了什么呢？眼睛一定仅仅因太复杂而不能突然出现吗？不是那样的，根据瑞典Lund大学的Dan-Eric Nilsson的研究，他计算得出一个感光细胞组成的斑点仅需要五十万年即可进化为复眼。 “眼睛引起的进化的军备竞赛改变着这个星球” 　　那并不是说差异是微不足道的。感光性细胞构成的斑点或许远在寒武纪之前就普遍存在了，它能让早期的动物察觉到光并感知光线的方向。这种退化的感觉器官现在仍被水母、扁形虫和其他生活于暗处的原始种群使用着，显然，聊胜于无嘛。但它们还不算上是眼睛。真正的眼睛需要一些非常之物——一个能聚焦光线用以成象的晶状体。牛津大学的动物学家Andrew Parker说道：“如果你突然获得了晶状体，效力便能从1%飙升至100%。” 蜻蜓的复眼 　　三叶虫不是惟一偶然获取此项发明的动物。生物学家相信，虽然遗传学证据表明有眼动物存在一个共同祖先，但眼睛已经独立进化出许多次。无论如何，三叶虫是有眼动物的第一例。　　眼睛造就了何等的差异！在寒武纪早期失明的世界里，视觉即是超级能力。三叶虫的眼睛使其成为最早活跃的食肉动物，它们能够寻找和追逐食物，以前从未有动物能够这样做过。同时，意料之中的是，它们的捕食对象发生了对抗性的进化。仅仅几百万年后，眼睛变得司空见惯，动物在生存斗争中显得更为积极主动，身披有防御性的甲胄。这一进化创造的爆发就是我们目前所知的寒武纪大爆发。　　然而，视觉并非普遍存在的。在37个多细胞动物门中，只有6