为什么生物体参与“瓶颈”般的生命循环?

这个“瓶颈”是所有多细胞动植物在生命循环中的共同特征。这是为什么呢?它的重要性在哪里?

“瓶颈”是什么?

  无论大象体内有多少细胞,大象的 生命都始于一个单独的细胞——一个受精卵。这个受精卵便是一条狭窄 的“瓶颈”,在胚胎发育中逐渐变宽,成为拥有成千上万细胞的成年大象 。而无论成年大象需要多少细胞,或者多少种专长细胞来合作完成极其 复杂的生物任务,所有这些细胞的艰苦工作都会汇聚成终目标——再 次制造单细胞:精子或卵子。大象不仅始于受精卵这一单细胞,它的 终目标也是为下一代制造受精卵这一单细胞。这只巨大笨重的大象,生命循环的起始都在于狭窄的“瓶颈”。

为什么生物体参与“瓶颈”般的生命循环?

如果生命没有这个“瓶颈”,会是怎样的情况?

  我们先想象两种虚拟的海藻,姑且称它们为“瓶藻”和“散藻”。海里的散藻有杂乱无章的枝叶,这些枝叶时不时断落并漂浮离去。这种断落可以发生在植物的任何部位,碎片可大可小。正如我们在花园里剪去植物的枝叶一样,散藻可以像断枝的正常植物一样重新生长。掉落枝叶其实是一种繁殖的方法。你将会注意到,这其实和生长并不是特别不同,只是生长的部位并不与原来的植物相连接而已。

  瓶藻和散藻看起来同样杂乱无章,但却有着一个重要的不同处:它繁殖的方式是释放单细胞孢子,由其在海里漂浮离去并成长为新的植物。这些孢子只是植物的细胞,和其他植物细胞没有区别。瓶藻没有性生活,子女所含的细胞只是父母植物细胞的克隆。

  这两种海藻的唯一不同是:从散藻处独立的生物有许多细胞,而瓶藻释放的永远是单细胞。

  这两种植物让我们看到“瓶颈”生命循环和非瓶颈循环的根本不同。

  瓶藻的每一个后代都是通过挤压自己,经过单细胞瓶颈繁殖而成的。

  散藻则在生长之后分成两截,很难说是传递单独的“后代”,还是其已包含了许多单独的“生物”。

  散藻繁殖与生长的方式是相同的,事实上它基本不繁殖。而瓶藻在生长和繁殖间划分了清晰的界限。

“瓶颈”生命历史的第三个结果关乎基因

  我们可以再次使用瓶藻和散藻的例子。我们再次简单假设两种藻类都是无性繁殖,再想想它们将怎样演化。

  演化需要基因的变异,而变异可以在任何细胞分裂中产生。与瓶藻相反的是,散藻的细胞生命谱系相当广泛,每一个断裂而漂离的枝条都是多细胞,这便可能使得后代植物体内细胞之间的亲缘较其与母植物细胞间的亲缘关系更远(这里的“亲缘”指的是表亲、孙辈等。细胞有明确的直系后代,这些亲缘关系盘根错节,所以同一个身体里的细胞可以用“第二代表亲”这种词汇来表达)。

  瓶藻在这一点上和散藻十分不同,一株后代植物的全部细胞都来自同一个孢子,所以一棵植物中所有细胞的亲缘关系都比另一株植物要亲近得多。这两种藻类的不同可以产生非常重要的不同基因结果。想想一个刚刚变异的基因在散藻和瓶藻中的命运。

  在散藻中,植物的任何枝条上的任何细胞都可以产生变异。由于子植物为发芽生长所得,变异细胞的直系后代将和子植物、祖母植物等的无变异基因共享一个身体,而这些无变异基因相对亲缘较远。而在瓶藻中,所有细胞在植物上近的共同亲属也不会比孢子更老,因为孢子提供了这个生命的开端。

  如果孢子里包含着变异基因,新植物里的所有细胞都将包含这个变异基因。如果孢子没有变异,则所有细胞都无变异。瓶藻里的细胞比散藻中的在基因上更为统一(即使有偶尔的回复突变)。瓶藻作为单独的植物是一个基因身份的整体,是实际意义上的“独立”。而散藻植物的基因身份相对模糊,“独立”意义较瓶藻弱了许多。这不仅是一个术语定义的问题。散藻植物的细胞如果有了突变,便不再从“心底”与其他细胞享有共同的基因兴趣。

  散藻细胞中的基因可以通过促使细胞繁殖而得到优势,而并不需要促使“独立”植物的繁殖。基因突变使得植物中的细胞不再完全相同,也便使细胞不再全心全意互相合作,来制造器官与后代。自然选择选中了细胞,而不是“植物”。瓶藻则不一样。植物中的所有细胞很有可能拥有相同的基因,只有时间上非常临近的突变才可能使基因不同。因此,这些细胞可以为制造有效的生存“机器”而快乐合作。

  不同植物上的细胞更倾向于有不同基因,于是,通过不同“瓶颈”的细胞可以有显著不同(除了近的突变),这便是大多数植物的情况。自然因此选择以对手植物为单位,而不是散藻中的对手细胞。于是我们可以看到植物器官与其策略的演化,都服务于整株植物的利益。

  我们可以把一个单独生物看作一“群”细胞。类群选择的理论在这里也可以使用,只要能找到增加群体间差异对群体内差异的比例数目的方法。瓶藻的繁殖正是增加这个比例数目达到的效果,而散藻完全相反。在这里,关于“瓶颈”理论与其他两个理论的相似之处也已经呼之欲出了,这两个理论分别是:

  1、寄生生物与宿主在某种程度合作,已使得它们的基因在相同的繁殖细胞中一同传递到下一代,因为寄生生物和宿主的基因需要经过相同的“瓶颈”。

  2、有性繁殖生物的细胞只与自身互相合作,因为减数分裂公正得不差毫厘。

总结

  一下,我们已经可以看到,“瓶颈”生命历史倾向使生物演化为 独立而统一的载体,如果生命循环成为“瓶颈状”,有生命的 材料会逐渐聚集一起,形成独立与统一的生物体。

有越多的生命材料聚 集形成独立的生存载体,则有更多的载体细胞凝结其努力,作用于特殊 种类的细胞,使得它们可以承载其共同的基因,通过瓶颈走向下一代。 瓶颈生命循环与独立的生物体,两种现象密不可分。每一个现象的进化 都在加强对方的进化,它们互相增强,正如爱情中的男女不断互相加深 的情感一般。

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