第一类多细胞生物：起源，特征 - 生物学 - 2025

在第一个多细胞生物，根据最接受的假设之一，开始组中的菌落或共生关系。随着时间的流逝，殖民地成员之间的互动开始变得合作且对所有人有利。

逐渐地，每个单元都经历了针对特定任务的专门化过程，从而增加了对同伴的依赖程度。这种现象在进化中至关重要，它允许存在复杂的生物，增加其大小并接纳不同的器官系统。

诸如沃尔沃（Volvox）之类的殖民地生物使我们能够推测祖先多细胞生物的潜在特征。资料来源：弗兰克·福克斯（Frank Fox）

多细胞生物是由几种细胞组成的生物，例如动物，植物，某些真菌等。当前，有多种理论可以解释多细胞生物的起源，这些生物起源于后来被组合在一起的单细胞生命形式。

为什么存在多细胞生物？

从单细胞生物到多细胞生物的转变是生物学家中最令人兴奋和有争议的问题之一。但是，在讨论引起多细胞性的可能情况之前，我们必须问自己为什么要成为由许多细胞组成的生物是必要的还是有益的。

像元大小和表面积比（S / V）

作为植物或动物身体一部分的平均细胞直径在10到30微米之间。由于表面积与体积之比的限制，生物体不能简单地通过扩大单个细胞的大小来生长大小。

不同的气体（例如氧气和二氧化碳），离子和其他有机分子必须进入和离开细胞，并穿过由质膜界定的表面。

它必须从那里散布到整个细胞体积中。因此，如果我们将其与较大细胞中的相同参数进行比较，则在较大细胞中表面积与体积之间的关系较低。

一个非常大的单元具有有限的交换表面

按照这种推理，我们可以得出结论，交换表面与细胞大小的增加成比例地减少。让我们以一个4 cm的立方体为例，体积为64 cm ³，表面积为96 cm ²。比例为1.5 / 1。

相反，如果我们将同一个立方体分成8个两厘米的立方体，则比率将为3/1。

因此，如果生物体的大小增加，这在几个方面都是有益的，例如在寻找食物，运动或逃避食肉动物方面，则最好通过增加细胞数量并因此为动物保持足够的表面积来实现。交换过程。

成为多细胞生物的优势

作为多细胞生物的优势不仅限于大小的增加。多细胞性增加了生物复杂性并形成了新的结构。

这种现象使高度复杂的合作路径得以发展，并且构成系统的生物实体之间的行为互补。

成为多细胞生物的缺点

尽管有这些好处，我们还是发现了一些例子-例如在几种真菌中-丧失了多细胞性，回到了单细胞生物的祖先状态。

当合作系统在人体细胞之间发生故障时，可能导致负面后果。最说明性的例子是癌症。但是，在大多数情况下，有多种途径可以确保合作。

什么是最早的多细胞生物？

一些作者认为，多细胞性的起源可以追溯到十亿多年前的一个非常遥远的过去（例如，Selden&Nudds，2012）。

由于过渡形式在化石记录中保存得很差，因此对它们以及它们的生理，生态和进化知之甚少，这使得构建初始多细胞性重建的过程变得困难。

实际上，尚不清楚这些最初的化石是动物，植物，真菌还是这些世系中的任何一个。化石的特征是具有高表面积/体积的扁平生物。

多细胞生物的进化

由于多细胞生物是由数个细胞组成的，因此这种情况的进化发展的第一步应该是细胞的分组。这可能以不同的方式发生：

殖民和共生假说

这两个假设提出，多细胞生物的原始祖先是彼此建立共生关系的殖民地或单细胞生物。

尚不清楚聚集体是由具有不同遗传同一性的细胞（例如生物膜或生物膜）形成，还是由干细胞和子细胞形成-遗传上相同。后一种选择更有可能，因为在相关细胞中避免了遗传上的利益冲突。

从单细胞生物到多细胞生物的转变涉及几个步骤。首先是在相互协作的单元中逐步分工。有些具有躯体功能，而另一些则成为生殖要素。

因此，每个小区变得更加依赖于其邻居，并在特定任务中获得专长。选择有利于那些在这些早期菌落中聚集的生物，而不是那些仍保持单生的生物。

如今，研究人员正在寻找导致这些簇形成的可能条件，以及与单细胞形式相比可能导致它们受到青睐的原因。使用的殖民地生物可能会让人联想到假想的祖先殖民地。

合胞体假说

合胞体是包含多个核的细胞。该假设表明祖先合胞体内的内膜形成，从而允许在单个细胞内形成多个区室。

多细胞生物的起源

目前的证据表明，多细胞疾病独立出现在超过16种真核生物的谱系中，包括动物，植物和真菌。

基因组学和对系统发生关系的理解等新技术的应用使人们有可能表明，多细胞性遵循共同的轨迹，从与粘附性相关的基因的共同选择开始。这些通道的创建实现了单元之间的通信。

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