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细胞分裂是生命最重要的基本特征之一,是生长和繁殖的基础。除了病毒,所有的现代生命都是由会分裂的细胞组成的,而分裂又是受基因控制的。许多细胞离开了基因,连生存都成问题,更不用说分裂了。这就给人造成一个印象,好像分裂任何时候都离不开基因?真是这样吗?
没有基因的脂肪囊泡
未必!这是最近哈佛大学化学家杰克·佐斯塔克做出的回答。他用简单的脂肪囊泡演示了在没有任何基因的条件下,它是如何成功实现分裂的。
把脂肪酸溶解在水中,这些有机分子就会聚集成囊泡。如果往水中不停添加脂肪酸,这些囊泡就会长成长长的管状。这种管状囊泡是不稳定的,很容易断裂成几小段,——而这可以说是细胞分裂的雏形。
但是,对于地球上早期的环境来说,这种分裂似乎是不现实的,因为谁来给水中的脂肪囊泡添加更多的脂肪酸啊?
佐斯塔克又发现,其实还可以通过另一途径来促成囊泡的分裂:漂浮有脂肪囊泡的脂肪酸溶液,当蒸发了部分水分之后,脂肪酸浓缩,也能够让那些已形成的囊泡生长和分裂。
于是,他提出一个猜想,认为地球上最早的原始细胞,可能就是类似脂肪囊泡的结构物,里面不含有遗传物质,却照样具备自我繁殖的生命特征。这些原始细胞起初漂浮在陆地上的一些小池塘里,当阳光照射在水上,池塘里水分蒸发,脂肪酸越来越浓缩,这种原始细胞就可以分裂。而因为海洋太大,水分蒸发对于浓缩不会产生显著的效果,所以这些原始细胞应该不会在海洋里最先出现。
没有基因也能分裂的细菌
脂肪囊泡的这种简单分裂方式甚至还残存于现代的某些细菌身上。几乎所有细菌都有坚硬的细胞壁,人类研制的许多杀菌药物就是通过识别和攻击细菌的细胞壁来杀菌的。但是某些细菌很狡猾,为了对付这些药物,它们会悄悄地脱下这层细胞壁,让自己变成一个没有特定形状的泡泡。
科学家发现,在这种情况下,它们照样也能够进行分裂、繁殖,而且分裂方式与有细胞壁时已经大不相同:有一种方式是像抽芽一样长出小泡泡,然后分离出去;另一种方式是先在自己内部长出小泡泡,然后这些小泡泡游离到身体边缘,离开母体;最后还有一种方式是把自己拉成长长的管状,然后断裂成一个个子细胞。最后一种分裂方式就很像脂肪囊泡的分裂。
更新鲜的是,科学家还发现,这些没有细胞壁的细菌即使所有的基因都被剔除,也照样能够分裂。这就使得它们的分裂方式跟脂肪囊泡更相近了。对于脂肪囊泡来说,它们的分裂看来完全取决于囊泡边缘的物理性质,比如表面张力等。这暗示,早期的原始细胞或许并不需要复杂的基因组来控制分裂。遗传物质的获得,可能是后来的事。
没有基因的脂肪囊泡
未必!这是最近哈佛大学化学家杰克·佐斯塔克做出的回答。他用简单的脂肪囊泡演示了在没有任何基因的条件下,它是如何成功实现分裂的。
把脂肪酸溶解在水中,这些有机分子就会聚集成囊泡。如果往水中不停添加脂肪酸,这些囊泡就会长成长长的管状。这种管状囊泡是不稳定的,很容易断裂成几小段,——而这可以说是细胞分裂的雏形。
但是,对于地球上早期的环境来说,这种分裂似乎是不现实的,因为谁来给水中的脂肪囊泡添加更多的脂肪酸啊?
佐斯塔克又发现,其实还可以通过另一途径来促成囊泡的分裂:漂浮有脂肪囊泡的脂肪酸溶液,当蒸发了部分水分之后,脂肪酸浓缩,也能够让那些已形成的囊泡生长和分裂。
于是,他提出一个猜想,认为地球上最早的原始细胞,可能就是类似脂肪囊泡的结构物,里面不含有遗传物质,却照样具备自我繁殖的生命特征。这些原始细胞起初漂浮在陆地上的一些小池塘里,当阳光照射在水上,池塘里水分蒸发,脂肪酸越来越浓缩,这种原始细胞就可以分裂。而因为海洋太大,水分蒸发对于浓缩不会产生显著的效果,所以这些原始细胞应该不会在海洋里最先出现。
没有基因也能分裂的细菌
脂肪囊泡的这种简单分裂方式甚至还残存于现代的某些细菌身上。几乎所有细菌都有坚硬的细胞壁,人类研制的许多杀菌药物就是通过识别和攻击细菌的细胞壁来杀菌的。但是某些细菌很狡猾,为了对付这些药物,它们会悄悄地脱下这层细胞壁,让自己变成一个没有特定形状的泡泡。
科学家发现,在这种情况下,它们照样也能够进行分裂、繁殖,而且分裂方式与有细胞壁时已经大不相同:有一种方式是像抽芽一样长出小泡泡,然后分离出去;另一种方式是先在自己内部长出小泡泡,然后这些小泡泡游离到身体边缘,离开母体;最后还有一种方式是把自己拉成长长的管状,然后断裂成一个个子细胞。最后一种分裂方式就很像脂肪囊泡的分裂。
更新鲜的是,科学家还发现,这些没有细胞壁的细菌即使所有的基因都被剔除,也照样能够分裂。这就使得它们的分裂方式跟脂肪囊泡更相近了。对于脂肪囊泡来说,它们的分裂看来完全取决于囊泡边缘的物理性质,比如表面张力等。这暗示,早期的原始细胞或许并不需要复杂的基因组来控制分裂。遗传物质的获得,可能是后来的事。