寻找细胞历史——生命积木的进化

In Search of Cell History——The Evolution of Life's Building Blocks

 

作者:Franklin M. Harold

出版:University of Chicago Press

索书号: Q2/H292/2014/Y

ISBN:  978-0-226-17428-0

藏书地点: 武大外教中心

 

         "细胞"一词原指有细胞核的真核细胞。恩格斯在《反杜林论》、《自然辩证法》等著作中所指的即这一意义的细胞。50年代以来""的含义有了扩大,把原核细胞即细菌、蓝藻等无核生物也包括进来,因而细胞起源和生命起源的界限便不易区分了。细胞的起源包括原核细胞的起源和真核细胞的起源问题。

在生命进化历史上,细胞是怎样从原始的前细胞的生命形式进化而来的?从化石记录可以确定原核生物在距今30~35亿年前即已出现,先于真核生物。在此以前,应存在漫长的化学进化过程:地球原始大气中的N2NH3CH4CO在高温、强紫外线或放电条件下形成含碳化合物和生物大分子的前体物质(如氨基酸、核酸碱基等);然后通过聚合形成复杂的生物大分子并且在原始的海水中出现大分子的复合物,称为团聚体或类蛋白小体;随着遗传密码(核酸)的出现,才有可能出现自身繁殖的细胞。有一种观点认为,最初的细胞可能是异养生物,然后才出现营光合作用的自养生物;只有在自养生物大量出现,地球上积累了足够的氧气后,真核细胞才可能出现。

细胞核起源依然是未解之谜,迄今为止提出的主要学说有:共营模型(syntrophic model)、自演化模型(autogenous model)、病毒性真核生物起源模型(viral eukaryogenesis model)、外膜假说(exomembrane hypothesis)、压缩和结构化假说(packing and structurization hypothesis),等等。目前设想的关于""起源的流行情景是所谓的内共生途径。

支持线粒体和叶绿体共生起源假说的主要论据,是它们都是能自身复制的半自主结构,都含有自己的DNA和独立的蛋白质合成装置,包括结构上与真核细胞的细胞质核糖核蛋白体不同而与真细菌类相似的核糖核蛋白体 。与原核生物相似, 叶绿体的DNA以及动物细胞线粒体的DNA均呈闭环形。此外,线粒体、叶绿体的蛋白质合成装置在功能上还存在与真细菌类相似的特点。 例如,氯霉素能抑制线粒体、叶绿体和真细菌类之核糖核蛋白体的蛋白质合成,但不能抑制真核细胞细胞质核糖核蛋白体的蛋白质合成。反之,放线菌酮能抑制真核细胞细胞质核糖核蛋白体的蛋白质合成,而不影响真细菌类或线粒体、叶绿体的蛋白质合成。线粒体和叶绿体在结构和功能上与真细菌类的这些相似之处,均提示这两种细胞器可能是从细胞内共生的真细菌类演变来的。在这一转变过程中,原有的一些必要基因转移到宿主细胞核内,一些无用的基因则逐渐丧失,结果成为在代谢上与宿主互补的半自立的结构。至于中心粒是否含有DNA,目前尚无定论,不过它显然是能自身复制的。但是,马古利斯(Lynn Margulis)的假说并未涉及细胞核的起源。一般认为原始的细胞核是由质膜内褶产生的内质网包围了原核生物的染色质结构而形成的,多少近似于现今的涡鞭毛虫类的核。

假想的最原始的单细胞真核生物叶绿体和线粒体的内共生起源假说有一个理论前提,就是必须设想最原始的单细胞真核生物或前真核生物已经具有进行吞噬活动的能力,否则不可能攫取到胞内共生物。已知有些原细菌具有近似肌动蛋白的蛋白质。因此,可以设想由古代原细菌起源的前真核生物可能已有了肌动蛋白,而这就为它们进行胞质环流、变形运动和吞噬活动创造了条件。

寻找细胞历史——生命积木的进化》一书于2014年由University of Chicago Press出版,作者Franklin M. Harold

《寻找细胞历史——生命积木的进化》一书,作者展现了细胞进化研究领域中的一些最新研究,讨论的主题主要包括生命体的起源和发育过程,原核生物的起源和进化,真核生物的出现,细胞器的出现,细胞生命体的起源以及进化过程等。《寻找细胞历史——生命积木的进化》旨在为想要了解生命体起源和进化相关内容的人员提供简明易懂的介绍。

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总的说来,《寻找细胞历史——生命积木的进化》一书为想要了解生命起源和进化的人员提供了清晰的导读路径,是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。

 

本书目录:

前言

鸣谢

第一章. 细胞,基因和进化:论生命的本质与作用

第二章. 生命树:泛系统发育及其若干问题

第三章. 世界主要由微生物组成:细菌、古细菌和真核

第四章. 细胞生命的深层根源:生命体的共同起源

第五章. 生物能量学中令人困惑的编年史:生存,现在和过去

第六章. 生命需求:原核生物的进化

第七章. 真核生物的出现:细胞计划过程中的第二个谜团

第八章. 共生有机体到细胞器:线粒体和质粒

第九章. 读岩石:我们能从地质学中推断出什么?

第十章. 终极谜语:细胞生命体的出现

第十一章. 细胞进化的过程:细胞进化是独特

第十二章. 总结:没有地图的旅行

注释

词汇表

引用

索引