從原核生物到真核生物的進化

王昊

摘要：從原核細胞到真核細胞，細胞的結(jié)構(gòu)和功能都產(chǎn)生很大變化，從進化角度分析，這種變化是怎樣產(chǎn)生的？查閱了相關(guān)資料后，從兩個方面對原核生物到真核生物的進化進行了探討。

關(guān)鍵詞：原核細胞 真核細胞 生物膜系統(tǒng) 分裂方式

學習了生物進化后，筆者對真核生物的出現(xiàn)產(chǎn)生了強烈的好奇心。從進化的歷程看，生物進化的順序是從低等生物到高等生物。真核生物在原核生物之后出現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)和功能更為復雜。那么，從原核生物到真核生物，從結(jié)構(gòu)到功能，生物發(fā)生了怎樣的變化呢？查閱了相關(guān)資料后，筆者淺顯地歸納了下面兩點。

一、生物膜系統(tǒng)的進化

原核細胞中的生物膜只有細胞膜。真核細胞除了細胞膜外，還有細胞器膜、核膜。因為這些膜在成分上很相似，功能上也有聯(lián)系，因此我想它們是可以相互進化的。那么，如此復雜的生物膜系統(tǒng)是怎樣進化而來的呢？

大多數(shù)人認為，細胞膜內(nèi)褶皺形成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進一步曲折，把核區(qū)包裹起來形成核膜。然后原始內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可進一步分化為高爾基體、溶酶體等細胞器。這種觀點可以解釋各種生物膜的組成成分和結(jié)構(gòu)的相似性，并能解釋單層膜結(jié)構(gòu)細胞器的特點，以及核膜為何是雙層膜結(jié)構(gòu)。然而，此觀點仍存在不足，因為真核細胞中存在著兩種特殊的細胞器——葉綠體和線粒體，他們不僅是雙層膜結(jié)構(gòu)，而且存在遺傳上的獨立性，即含有少量的DNA，這又如何解釋呢？

我記得有一道題目中提到過“葉綠體是藍藻和細菌的共生體”，這句話給了我很大的啟發(fā)。于是我查了相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)確有此說，就是美國學者Margulis提出的“內(nèi)共生學說”。該學說認為，較大的原核細胞可吞入其他較小的原核細胞，它們便產(chǎn)生了共生關(guān)系，以后逐漸特化為其中的一種細胞器。例如，被吞入的需氧型細菌可變化為線粒體；被吞入的具有光合作用功能的藍藻則變?yōu)槿~綠體，如此，便逐漸完成了向真核細胞的進化。

二、細胞分裂類型的進化

了解相關(guān)信息后，我知道原核細胞的分裂方式為二分裂。當其分裂時，復制后的DNA隨細胞膜上的間體彼此分開；同時，細胞中部的細胞膜和細胞壁向內(nèi)生長，形成隔膜，將細胞質(zhì)分成兩半，形成兩個子細胞。

真核細胞則進化出有絲分裂、無絲分裂和減數(shù)分裂三種分裂方式，其中基本的分裂方式是有絲分裂。與二分裂不同的是，有絲分裂和減數(shù)分裂過程中都有染色體的出現(xiàn)，在細胞分裂間期，以絲狀的染色質(zhì)的形式散漫的分布在細胞核中。當進入分裂期后，絲狀的染色質(zhì)便高度螺旋化，形成又短又粗的桿狀染色體。細胞分裂結(jié)束后，染色體會解螺旋，重新成為絲狀染色質(zhì)。從二分裂到有絲分裂、減數(shù)分裂，這樣的變化具有深刻的意義。

細胞的分裂方式雖然不同，但一般都是將帶有遺傳信息的DNA均等分配到子代細胞中去，以保證遺傳的穩(wěn)定性。顯然，在細胞分裂時，桿狀的染色體比散亂分布的線形DNA更有利于被均分。并且，有性生殖的生物在減數(shù)分裂過程中，還實現(xiàn)了基因重組，增強了生物變異的多樣性，使進化速度明顯加快。

總之，從原核生物到真核生物，細胞的結(jié)構(gòu)和功能不斷地完善，這使得生物的適應性、變異性更強。正是因為這樣，生物界才充滿了異常的神奇色彩。