细胞的起源和进化 [复制链接]

关于对细胞起源和进化的研究是一项重要的理论问题，也是一个难度很大的研究课题。毕竟在整个细胞几十亿年的演化史中，我们很大程度上都是靠推理得到的结论。

现代地球上绝大部分的生命都是以单个细胞或多个细胞的形式存在的。生命起源后细胞基本结构的形成和细胞结构在进化过程中的发展都是一些重大的生物进化事件。那么最原始的细胞细胞是如何产生的呢？现代学说认为，导致细胞生命形成的关键因素是地球的形成及地球大气层条件的变化。一般将细胞生命的起源分为五个阶段：（1）地球和原始大气层的形成；（2）有机分子的自发形成；（3）分子聚合体的形成；（4）生命初级聚合体的形成；（5）原始细胞的形成。

其中，地球上生命的演化或进化历史是包含了从原始的前细胞进化出原核细胞进而到真核细胞的复杂过程。

原核细胞起源

从化石记录可以确定原核生物在距今30～35亿年前就已经出现，早于真核生物。在此以前，应该存在漫长的化学进化过程：在地球原始大气中的N2，NH3，CH4，CO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；而只有随着遗传密码(核酸)的出现，才有可能出现自身繁殖的细胞。

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。

细胞起源的光合偶联假设学说认为，在一定意义上来说，生命的起源开始于有机物质的个性化体系的建立，或者说，没有个性便不会有真正生命的诞生。假设，如果有机分子只是飘忽无定地在“汤”中荡漾，怎会出现现在的生命？哪种生命不以个体形式而存在呢？因此，能导致独立生命系统形成的简单的质膜结构的出现（不论通过何种机制或过程）必定是细胞进化的最关键的一步。

真核细胞起源

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、自演化模型、病*性真核生物起源模型、外膜假说、压缩和结构化假说等。目前设想的关于“核”起源的流行情景是所谓的内共生途径。

一直以来，真核生物的起源都是进化生物学界孜孜以求的一个难题。近年来，随着研究的深入，这份起源的图景逐渐清晰明朗起来。在先前的研究中，进化生物学家通过对转录机器和遗传信息处理机器核心的比较进行研究，逐渐认识到，相比于细菌，古菌具有与真核生物更近的亲缘关系。然而，在更一步的展开中，学界出现了分歧：真核生物到底是在系统发生树的“根”上与古菌分开的？还是由古菌中的一支进化而来的？除此之外，在原核-真核的转变中，哪些特征是祖上便有的祖征，哪些特征是分家后发展出来的衍征，真核生物的复杂度是如何获得如此高的跃升的（包括内膜系统、核孔、剪接体、泛素降解系统、RNAi系统、细胞骨架和吞噬作用）——这些问题都是亟待需要解答的。

关于真核细胞的起源与进化研究近些年来确实取得了较多的成果，尤其是分子生物学方法的引入，为细胞的进化和细胞器演化的研究增添了很多新的内容。