这一“瓶颈”是生命周期中所有多细胞动植物的共同特征。为什么会这样?它的重要性是什么?
什么是“瓶颈”?
无论小象体内有多少细胞,大象的生命都始于一个独立的细胞——受精卵。受精卵是胚胎发育中逐渐变大的狭窄“瓶颈”,成为拥有数千个细胞的成年大象。无论成年大象需要多少细胞,或者需要多少特殊细胞来合作完成极其复杂的生物任务,所有这些细胞的艰苦工作都将聚集成最终目标——再次产生单细胞:精子或卵子。大象不仅从受精卵的单细胞开始,而且最终目标是为下一代制造受精卵的单细胞。
假如人生没有这个“瓶颈”,会是什么样子?
让我们先想象两种虚拟藻类,暂时称之为“瓶藻”和“散藻”。海洋中的藻类有杂乱无章的枝叶,它们不时地折断和漂浮。这种断裂可以发生在植物的各个部位,碎片可以大也可以小。就像我们在花园里剪掉植物的枝叶一样,散落的藻类可以像正常的断枝植物一样重新生长。掉落的枝叶实际上是一种繁殖方式。你会注意到,这与生长并不特别不同,但生长部分与原始植物没有连接。
瓶藻和松散的藻类看起来同样杂乱无章,但它们有一个重要的区别:它们的繁殖方式是释放单细胞,从漂浮在海洋中,生长为新植物。这些细胞只是植物细胞,与其他植物细胞没有什么不同。瓶藻没有性生活,孩子所含的细胞只是父母植物细胞的复制品。
这两种藻类唯一的区别在于,从散藻中分离出来的生物中有许多细胞,而瓶藻总是释放出单细胞。
这两种植物向我们展示了“瓶颈”生命循环与非瓶颈循环的根本区别。
瓶藻的每一个后代都是通过挤压自己,通过单细胞瓶颈繁殖而成。
在生长之后,散藻分为两部分,很难说是传递独立的“后代”,还是它已经包含了许多独立的“生物”。
散藻的繁殖和生长方式是一样的,其实它基本上是不繁殖的。瓶藻在生长和繁殖之间有明确的界限。
生命史上“瓶颈”的第三个结果与基因有关
我们可以再次使用瓶藻和散藻的例子。让我们再次简单地假设这两种藻类都是无性繁殖,然后思考它们将如何发展。
进化需要基因变异,这种变异可以在任何细胞分裂中获得。与瓶藻相反,松散藻类的细胞生命谱系相当广泛,每根断裂漂离的枝条都是多细胞,这可能会促进后代植物中细胞之间的亲密关系远远超过其与母亲植物细胞之间的亲密关系(这里的“亲密关系”指的是表亲、孙子孙女等。细胞有明确的直系后代,这些亲密关系是复杂的,因此同一体内的细胞可以用“第二代表亲密关系”一词来表达)。
在这一点上,瓶藻与散藻非常不同。一种后代植物的所有细胞都来自同一个细胞,因此一种植物中的所有细胞都比另一种植物更亲密。这两种藻类之间的差异可以产生至关重要的不同基因结果。想想散藻和瓶藻中刚刚变异的基因的命运。
在松散的藻类中,植物的任何枝条上的所有细胞都可能发生变异。由于子植物是通过发芽和生长获得的,变异细胞的直系后代将与子植物、奶奶植物和其他非变异基因共享一个身体,这些非变异基因相对较远。然而,在瓶藻中,靠近植物的所有细胞的共同家庭成员不会比细胞老,因为细胞提供了生命的开始。
如果细胞中含有变异基因,则新植物中的所有细胞都将包括这种变异基因。如果细胞没有变异,则所有细胞都不会变异。瓶藻中的细胞在基因上比散藻中的细胞更统一(即使偶尔有反应突变)。瓶藻作为一种独立的植物,是基因身份的整体,是实际意义上的“独立”。散藻植物的基因身份相对模糊,“独立”的含义比瓶藻弱得多。这不仅仅是一个术语定义的问题。如果散藻植物的细胞发生突变,它们将不再从“心脏”中与其他细胞享有共同的基因兴趣。
藻类细胞中的基因不需要促进“独立”植物的繁殖,而是通过促进细胞繁殖而获得优势。基因变异使植物中的细胞不再完全一致,使细胞不再专注于相互合作来制造器官和后代。自然选择选择细胞,而不是“植物”。瓶藻是不同的。植物中的所有细胞都可能有相同的基因。只有时间非常接近的突变才能使基因不同。因此,这些细胞可以愉快地合作,创造有效的生存“机器”。
不同植物上的细胞往往有不同的基因。因此,大多数植物的情况可以通过不同的“瓶颈”细胞(近期突变除外)有显著差异。当然,我们选择基于对手的植物,而不是藻类中的对手细胞。因此,我们可以看到,植物器官及其战略的演变为整个植物的利益服务。
独立生物也可以被视为“群体”细胞。这里也可以使用群体选择理论,只要我们能找到增加人与人之间差异的比例和数量的方法。瓶藻的繁殖是通过增加这一比例来实现的,而散藻则完全相反。在这里,“瓶颈”理论和其他两种理论之间的相似之处已经准备就绪。这两种理论是:
1、从某种意义上说,寄生生物和宿主之间的合作促使他们的基因在同一繁殖细胞中传递给下一代,因为寄生生物和宿主的基因需要经历同样的“瓶颈”。
2、由于减数分裂的公平性,有性繁殖生物的细胞只与自身合作。
总结
我们可以看到,“瓶颈”的生命历史倾向将生物进化为独立统一的载体。如果生命循环变成“瓶颈”,生命材料将慢慢聚集在一起,形成一个独立统一的生物。
越多的生命材料聚集在一起,形成一种独立的生存媒介,越多的媒介细胞凝结它们的努力,作用于特殊类型的细胞,使它们能够承载自己的共同基因,并通过瓶颈向下一代迈进。瓶颈生命周期与独立生物密不可分。每一种现象的演变都在加强彼此的演变。它们相互增强,就像恋爱中的男人和女人不断加深彼此的情感一样。