在进化电池的理论是解释试图以了解何时以及如何细胞出现。通常,它们指的是真核细胞,即具有被细胞膜分隔的核的细胞,其中含有遗传物质。
与原核细胞相比,原核细胞更简单,更早,更大规模,更新近出现,原核细胞更简单并在地球上出现于37亿年前。
单细胞生物的高清图像。通过Youtube。
由于真核细胞是大多数生物(例如植物和动物)的基础,因此已经开发了几种有关其起源和出现原因的理论。
第一批细胞的发育
第一批细胞至少出现在37亿年前,大约是地球形成后的7.5亿年。尽管我们不确定最初的细胞是如何出现的,但我们确实非常准确地知道它们是如何发育的。
但是,关于第一个细胞形成的最公认的理论之一是:在早期地球的大气条件下,能量的释放会导致有机分子自发形成。
斯坦利·米勒(Stanley Miller)在1950年代的实验证明了这一点,在那次实验中,他成功地从氢,甲烷和氨中产生了有机分子。
后来,形成了第一个复杂的有机分子(也称为大分子)。在这些分子进化的某个时刻,第一个能够自我复制的分子是使用其周围环境中的材料出现的。然后,第一次诞生了一个细胞。
由于缺乏对所用燃料的竞争,这些第一批电池本来可以自由复制。但是,由于它们的数量大大增加了(正是由于缺乏竞争),所以细胞必须很快变得更加复杂才能继续繁殖。这样就开始了进化的过程。
细胞类型及其发展
多年以来,人们相信只有两种类型的细胞存在,原核细胞(从字面上的意思是“无核”)和更复杂的,后来发病的真核细胞。但是,在最近的两个世纪中,已经发现其他类型的细胞不符合其他两个细胞的特征。
这些细胞自90年代以来就被称为“古细菌”,字面意思是“古老的”。这样,今天使用了三个域的分类系统:古细菌,细菌和欧亚大陆。
古细菌细胞
古细菌(也称为古细菌)是没有核的细胞,与细菌非常相似,但是具有某些特征,因此被认为是独立的生物。
像所有其他细胞一样,它们是微观生物。它们的细胞壁具有很高的抵抗力,使它们能够在极端环境中生活(即使在太空中的小行星上,也没有任何类型的大气层的保护)。
它们的饮食也有很大不同,因为它们利用了无机化合物(例如氢,二氧化碳或硫)代替了氧气。
原核细胞(细菌)
原核细胞是这三种类型中最简单的一种。它们只有一层细胞膜,围绕细胞内部。在内部,我们可以找到悬浮在细胞质中的遗传物质,以及一些核糖体(在细胞内产生能量的细胞器)。
尽管原核细胞具有许多不同的类型,但它们都被归类为细菌。为了更有效地适应环境,它们中的许多还具有其他添加物,例如可自由移动的鞭毛或黏性壁囊(胶囊),使它们能够粘附于其他生物。
真核细胞
真核细胞是这三种类型中最复杂和最大的。它们与原核生物和古细菌的不同之处主要在于它们具有一个核,用于存储DNA。另外,它们具有几种类型的细胞器,这使它们能够执行不同类型的功能。
真核细胞是地球上所有复杂生命的基础。因此,科学家们已经研究了其起源数十年,并发展了所谓的细胞发育的内共生理论。
细胞进化的内共生理论
真核细胞比古细菌或细菌发达得多。仅仅几十年前,人们就发现了令人满意的解释:共生共生理论。
该理论基于真核细胞的线粒体和叶绿体与细菌的相似性,无论是形式还是功能。
因此,为它辩护的科学家提出,在进化的某个时刻,大细胞吸收了细菌,并开始使用它来提取生存和繁殖所必需的能量。
同时,被吸收的细菌具有更大的离开后代的可能性,并且由于位于更大的细胞内而具有更高的安全性。因此,发生了共生关系。因此是理论的名称。
经过数百万年的进化,以前是独立细菌的线粒体和叶绿体已经专门化。因此,它们不能再在细胞外存活。
内共生理论的证据
在日常语言中,我们使用“理论”一词来描述并非基于事实的观点。但是,在科学界,理论是对通过实验和观察证实的现象的解释。
内共生理论也不例外。有几条线索使我们认为这是动植物细胞的产生方式。其中一些证据如下:
- 线粒体和叶绿体都有自己的DNA→这两种细胞器是唯一在细胞质中具有DNA的细胞器,与细胞的主要DNA分离。
- 两种细胞器都可以自我繁殖→因为它们具有自己的DNA,叶绿体和线粒体可以独立于细胞复制,并指导自身分裂。
- 它们具有细胞膜→与其他细胞器不同,线粒体和叶绿体均具有双细胞膜,将它们与其余细胞分开。这种膜也存在于细菌中。
参考文献
- “原核细胞”,见:可汗学院。检索日期:2018年1月17日,可汗学院(Khan Academy):es.khanacademy.org。
- “真核细胞与原核细胞之间的差异”中的:差异。检索时间:2018年1月17日,出自Difference Between:different-entre.com。
- “理解进化”中的“从原核生物到真核生物”。取自:2018年1月17日,来自《了解进化》:evolution.berkeley.edu。
- NCBI中的“细胞的起源和进化”。从NCBI检索:2018年1月17日:ncbi.nlm.nih.gov。
- “学习细胞遗传学”中的“细胞的进化”。检索日期:2018年1月17日,来自Learn Genetics:learn.genetics.utah.edu。