竟然是细菌的功劳？单细胞生命向多细胞生命迈出重要的第一步

细菌于我们有多大恩？第一个真核细胞是，第一个多细胞生物亦是

在现代分子生物学的加持下，我们对生命的历史与过程有了比以往更深刻的认识（虽然距离真相还有一定距离）。多细胞生命是如何出现的也一直是科学家乃至无数普通人都非常关心的事情，为此我觉得可以小小地，简略地聊一聊。

找到活化石

首先我们要知道，进化在单细胞生物的层面与达尔文的经典进化论并不一致（但这并不意味着进化论是错误的），因为这些小生命交换DNA的能力非常强，并不是像我们从宏观动物中总结的那样一直按步就班地突变—繁殖—自然选择—适者生存。所以当生物学家用DNA追溯生命最初的故事时，就会发现那不是一棵树而是一张网，我们根本分不清一个微生物的基因到底是从哪里来的。

但没关系，我们还可以找到一些保留了有趣的、看起来比较原始的生命生存方式，我们可以从中窥探到最初多细胞生命的秘密。

在我往期的文章中也提到了，复杂生命走出的第一个重要发明是真核细胞的出现。在20亿年前一个神奇的古菌吞噬了一枚可怜的细菌，这一次跨界的伟大合作让这枚古菌的体积得以极速膨胀。虽然我们不知道第一个古菌到底变得有多大，但是就现在来说，细菌平均是古菌的1万倍到10万倍体积。

在体积变得巨大之后，内部才可以包容许多细胞器，实现更复杂的生化反应。而变成这种样子后还有一个好处——单真核生物失去了细胞壁，这样它就可以四处吞噬或是与其它细胞发生一些特殊的交换，有性生殖与多细胞都是在这个时候出现的。

与所有动植物祖先亲缘最近的家伙

第一个多细胞生物大概出现在6亿年前，也就是单细胞生物诞生14亿年后，那么现在生物学家到底依靠研究什么来推测多细胞生命的诞生呢？有请今天的小主角——领鞭毛虫（choanoflagellates）

加州大学伯克利分校的妮科尔·金（Nicole King）研究员是世界为数不多研究这种小小的可爱单细胞生物的专家。这种单细胞生物看起来就像是一个滑稽的、穿着超短裙的精子，那个长长的尾巴是用来把细菌与其它有机碎屑扫进“超短裙”里的，然后吞食、消化和吸收。

那么这种小生物有什么特别之处吗？是的，哪怕只是单细胞生物，哪怕根本没有神经与反射，它们依然可以表现出“社会化”的一面。有时生物学家可以在显微镜下看到一些聚集成团的领鞭毛虫，它们看起来就像是一团……覆盆子？它们小小的头部聚在一起，超短裙与鞭毛一致对外。

是什么让它们跨越万水千山走到了一起，是缘分吗？

嗯……其实并不是你想的那样（当然多数人第一眼都会这么认为），这一团领鞭毛虫并不是聚合在了一起，而是在生殖时变成这个样子的。领鞭毛虫是无性生殖的生物，它们的生殖依赖分裂，也就是复制自己。多数分裂在结束时就会彻底分开，但有些时候它们的顶端不会分开，如果这种情况一而再，再而三的出现，就会变在你看到的样子，生物学家还这一簇细胞团起了个名字，叫“玫瑰丛”（rosette）。

我们现在找不到最初多细胞生物的化石，这是理所当然的，因为在多细胞生物形成坚硬的支撑结构之前，几乎无法留下化石。于是根据领鞭毛虫的结合方式，生物学家推测最初的多细胞生物是一种瓶子形的多细胞体，它们非常小，大约只有几十到几百个细胞，依靠与领鞭毛虫一样的进食方式——将有机物与细菌吞入体内消化。

细菌与它的缘分

那么这些单细胞生物是如何聚合的呢？金的研究一开始就出现了困难，领鞭毛虫在野外环境中非常容易变成玫瑰丛，但是在实验室环境中则有一些难，成团的概率不高，无论如何调节温度、营养水平、环境酸度都毫无起色。

最后的意外突破来自一次抗生素的使用，领鞭毛虫突然变得彻底不能成团了，于是金意识到关键在于细菌，通过一个一个喂食细菌，金找到了一种名为马岛噬冷菌（Algoriphagus machipongonensis）的拟杆菌起到了关键作用。这种细菌分泌出一种名为RIF-1的类脂肪分子，这种化学物质会诱导领鞭毛虫加速分裂并形成玫瑰丛。

那这到底是为什么呢？其实非常简单，形成玫瑰丛后的领鞭毛虫捕食能力大大增强，而马岛噬冷杆菌一般会出现在食物（细菌）的区域，也就是说如果领鞭毛虫接收到RIF-1的分子信号，就意味着前方有丰富的食物，于是它们就启动“变形程序”，转化为“团队作战模式”。

有了第一步，下一步自然也就不难想象了，多细胞的优势是巨大的，只需要不断提升规模，多细胞生物就会逐渐繁荣起来。没有细菌的指引，单细胞生物就走不出这重要的一步，从这个意义上来说，细菌与我们的关系真的太密切了。

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发布媒体：好百科 作者：酋知鱼