十一、生命起源的原胞说

1．细胞是生命活动的基本单位

细胞是生命活动的基本单位，除了病毒是非细胞形态的生命体，一切有机体都由细胞构成。细胞不仅是生命体的基本形态结构单位，还是生物体的基本功能单位。生物体的生长、发育、繁殖和进化都以细胞为基础。细胞、细胞器与其外环境接界处的一层膜称为生物膜，物质输运、能量转换、信息传递都在膜上进行。膜不仅提供场所，而且参与过程。

细胞学说是生命系统的原子论，论证了细胞是动、植物的基本结构单位；各种细胞均有细胞膜、细胞核和核仁结构；它有自己发生和发展的过程。从细胞膜的形成，有人提出生命起源的原胞说。按照原胞说，生命起源的过程大体像图9所表示的那样，脂类由于疏水力的作用，在水面上形成脂分子的单分子层；如果一个由同样的单分子层包裹着的氨基酸或其他生命分子的水滴掉在水面，由于疏水力与重力的作用，就会在水中形成一个细胞原型，从而诞生了最原始的生命。

2．细胞起源和生命起源

生命的起源和细胞的起源的研究不仅有生物学的意义，而且有科学的宇宙观的意义。细胞的起源包含三个方面：①构成所有真核生物的真核细胞的起源；②与生命的起源相伴随的原核细胞的起源；③最新发展的三界学说，即古核细胞的起源。

在细胞生物学、分子生物学、原生生物学和微生物学有了巨大发展的基础上，近30年来真核细胞起源的研究取得了重大的进展，例如叶绿体和线粒体的起源。有的正在取得重大突破，如鞭毛和细胞骨架的起源问题，开创了进化分子细胞生物学，其目的在于从生命的发展、进化的角度考察一切细胞生物学现象。

真核细胞起源的根本关键是细胞核的起源，因为具有核被膜的细胞核是真核细胞在形态结构上的最根本的标志。近年来，我们对所有现存的真核生物中目前所知的最为原始的类群——双滴虫类（diplomonads）的细胞核及核分裂方式进行了研究，已发现了一系列独特的极为原始的特征，如尚无核仁，核被膜不完整，核分裂方式极为原始，贾第虫（Giadia）的核分裂中看来没有纺锤体参与。这些发现结合近年来国外在原核生物的染色质结构及其分裂机理上的一些重要发现，正在给细胞核的起源研究和有丝分裂的起源研究带来重大的新突破。

跟真核细胞起源的研究相比，生命起源和原核细胞起源的研究要困难得多，未来要走的路也更漫长。但是科学的发展是加速度的，作为一种乐观的估计，生命的起源问题也许到21世纪的后半叶就可能有根本性的突破。

3．生命的第三界——古核生物

1977年，伍斯提出生命体系应划分为三界。第一界是真核生物，第二界是原核生物，第三界是古核生物。1996年，产甲烷球菌的全基因组序列测定，为三界学说提供了可信证据。

长期以来，两界学说统治着生物界，认为生物划分为原核、真核两大界，真核生物由原始的原核生物进化而来。随着对原核生物各类群的深入研究，发现许多生活在极端环境如高盐、高温、高压、极端的pH值的古细菌，在生理生化方面与真细菌存在巨大差异，分子机制亦很独特，许多学者对两界学说提出怀疑。20世纪70年代中期，伍斯研究ssrRNA（原核16S，真核18S）发现这类微生物应当从原核生物中独立出来，成为真核、原核两大界之外的第三界。三界生物都来自祖细胞。

产甲烷球茵发现于1982年，生活在2600m深、200atm、94℃的海底火山口附近。全基因组包括一个1．66Mbp的环状染色体和一大（58．4Kbp）、一小（16．6Kbp）两个染色体外成分。1996年，美国基因研究所的白塔（L．bult）测定了产甲烷球菌的全基因组序列，发现编码遗传信息传递过程（复制、转录、翻译）的基因与真核同源；编码参与代谢过程（能量产生和固氮）与原核同源。这为三界学说提供了可信的证据，是对生命世界认识的深化，它深入到基因组层次，摒弃了以表型为主的分类体系，揭示了生命进化的意义。古核生物的生活环境与生命起源初期的地球环境有类似之处，在进化分支上最接近祖细胞。研究其基因特性有助于生命起源的揭示，也为研究外星生命是否产生提供了间接证据。