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最初真核細胞怎麼進化

生活 更新时间:2025-01-19 22:19:01

但這是一個長期的解決方案嗎?這一機制不是已經造成生物圈在極熱與極寒的兩極之間危險地波動嗎?如果真的是這樣,那為何在20億年前至10億年前這一長達10億年的時間裡,氣候能夠保持相對穩定呢?這一次,前來救援的是生物,原來生物體已經進化出新的機制,足以輔助地球恒溫器把氧氣從空氣中吸收掉。這種生物——最早的真核細胞(eukaryotic cells)——不僅協助穩定全球氣溫,它的問世還标志着生物革命,最終成就了大型生物的進化,其中包括你和我。

最初真核細胞怎麼進化(最早的真核細胞)1

迄今為止,所有的生物都還屬于單細胞的原核生物,隸屬于古細菌域或真細菌域。第三域生物——真核生物域——的問世對我們而言特别重要,因為所有的大型生物,包括我們人類,都是由真核細胞建構的。這是最早系統使用氧氣的生物細胞,具體做法是通過呼吸的過程利用其劇烈的化學能,我們人類至今還在使用這一手段。呼吸是光合作用的反向運動,實際上是在釋放通過光合作用捕獲并儲存在細胞内的太陽能。光合作用使用來自太陽的光能把二氧化碳和水轉化成存儲能的碳水化合物,氧氣被當成廢料排放掉,而呼吸則是利用氧氣的化學能竊取存儲在碳水化合物中的能量,然後排出二氧化碳和水。呼吸的一般原理如下:CH2O(碳水化合物) O2→CO2 H2O 能量。

如同光合作用一樣,真核生物進化出呼吸系統亦可謂提供了一個能源富礦,因為這使得新生物能夠利用氧氣巨大的化學能儲備,當然是一點一點地使用,因為隻有這樣生物才不至爆裂。換句話說,呼吸讓生物利用火而不被火燒毀。巧妙地利用氧氣,呼吸從有機分子中提取的能量至少是先前使用非氧方法分解食物分子的10倍。[插圖]有了更多的能量驅動新陳代謝,生物的初級生産率(rates of primary production)——生物自身的生産——可能因此提高了10~1000倍。

最初真核細胞怎麼進化(最早的真核細胞)2

有來自基因方面的證據表明,最初的真核生物大約是18億年前進化而成的。[插圖]伴随真核細胞的大量增殖,它們吸收了越來越多的氧氣,并将二氧化碳作為廢氣排放到大氣中。從此,一個新的、由生物控制的行星恒溫器誕生了。真核生物去除了大氣中藍藻産出的大量的氧氣。這可能有助解釋為何氣候在元古宙的大部分時期都相對穩定。這一漫長時期的氣候如此穩定,以至于有古生物學家把大約20億~10億年前這段時間稱作“無聊的十億年”(the boring billion)。

最初真核細胞怎麼進化(最早的真核細胞)3

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