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关于这一过程,我不知道你怎么想,反正我永远也无法完全接受。
不过话说回来,我们不应想当然地认为这一切都是一次性完成的,对生命如此重要的线粒体,岂能仅凭一次“入侵”
就与我们的细胞完美契合?这看似完美的结局背后是长达数亿年的摸索与试错。
无数团小生命体将更多更小的生命体吞噬,循环往复,周而复始。
那段时间里,肯定有无数这样的时刻:历代细胞经过反复尝试,终于摸索出了一种趋于稳定的机制,互利共生的合作关系眼看就要形成了,却因为“宿主”
失去了耐心,直接将小的“入侵者”
吞噬,或是“入侵者”
生长过快,将宿主“掏空”
而功亏一篑。
最终它们还是建立了你中有我的共生关系,并取得巨大的成功。
环顾四周,除了岩石、沙子和水,你所看到的一切都要得益于这种互利共生的关系。
每一丛灌木、每一棵树、每一块珊瑚礁、每一幢房屋、每一艘船……倘若没有你的远古祖先们的相互结合、相互作用,就没有这所有的一切。
无数小小的生命体串联起来,汇聚成了生物进化的动力。
经过数百万年时间,线粒体终于在我们的细胞中安家落户,并真正把自己当成了这个家庭的一分子。
渐渐地,它们把一些重要任务都交给了细胞核,曾经无拘无束、逍遥自在的线粒体早已一去不复返了。
但它们保留了一个曾经独立存在的印记—它们自己的小基因组。
人类的线粒体基因组(mtDNA)很小:由16569个碱基对组成,仅包含37个基因。
这与现代细菌的基因组形成了鲜明对比:独立生活的细菌需要至少1500个基因才能存活,碱基对数目约为150万,有些细菌的基因组甚至能达到这个数字的5倍。
还有一些细菌,它们的基因组要小一些,但它们必须依赖其他生物才能生存。
以只有约470个基因的生殖支原体(Myagenitalium,MG)[95]为例,它无法将食物分解成所需的有机物,因而只能寄生在其他生物的细胞中。
这样的寄生生物还有很多,它们大概是进化的“漏网之鱼”
,这种“一种生物生活在另一种生物体内”
的安排,对其中一方(寄生生物)来说,比另一方(宿主)更有利。
再回到人类的线粒体基因组,它已风光不再,形同虚设。
在其所包含的37个基因中,只有13个编码蛋白质—其余的则负责调控这些蛋白质的合成。
这13个编码蛋白质的基因最终可能会全部转移至细胞核基因组中,到那时,线粒体基因组将失去它的功能[96]。
但与此同时,线粒体依然会保持自己“独来独往”
的个性。
人类的每个体细胞中通常有数百个甚至上千个线粒体,而每个线粒体中又包含了多份线粒体基因组拷贝[97]。
线粒体基因组是一个环状的双链DNA分子—与细菌的基因组十分相像,却与细胞核中的染色体大相径庭。
线粒体半独立于细胞的其他部分,过着属于自己的小生活—它们像细菌那样以一分为二的方式进行分裂增殖,按自己的节奏生长、衰老、死亡。
细胞分裂时,新的子细胞共享母细胞的线粒体。
所以为确保分配给子细胞的线粒体拥有自己的基因组拷贝,线粒体基因组也需要被复制,而且这一过程通过一套专门的细胞机制进行。
就像其他任何DNA的复制都不可避免会出错,线粒体DNA在复制过程中也可能出错—也就是所谓的线粒体DNA突变。
但这种突变比较特别,具体有何特别之处,我们稍后揭晓。
前面已经提到了,我们离不开我们的线粒体:它们在我们体内扮演着诸多关键角色,但最重要的是,它们就像发电机,源源不断地为我们的细胞输送生命活动所需的能量。
说到能量,我们体内的能量来源于食物,其中的三大供能物质糖类、脂肪以及蛋白质(在不得已的情况下供能)均为大分子,不能直接被机体吸收利用,需要在包括肝脏的消化系统中进一步分解为结构简单、可被吸收的小分子物质(如葡萄糖)。
这些营养物质被细胞吸收后就会输送至线粒体这一“能量转化器”
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