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[转载]生物进化——能量受体驱动的生物进化(1)

已有 1150 次阅读 2021-6-6 08:00 |个人分类:生物进化|系统分类:观点评述|文章来源:转载

    如果一个环境不够稳定,生物各个部分之间的相互联系和相互作用就难以维持,也就不可能有生物的出现。水难溶性电子受体的空间稳定性使得组成生物的各个组分或系统之间更容易相互合作,生物的能量传递能力也能得以稳定的发挥。由此可见,稳定的电子受体环境是生物起源的必要条件,本书认为这一环境便是富含水难溶性电子受体的环境。

    然而,由于水难溶性电子受体的空间流动性比较差,随着生物的增殖,生物之间对电子受体的竞争必然越来越激烈。此外,随着电子的不断接受,特定环境中的电子受体对电子的接受能力越来越弱。空间流动性差这一特点,致使电子受体难以在该特定区域得到有效补充,这将进一步加剧生物之间对电子受体的竞争。在这个过程中,特别是当电子受体的电子容纳量快达到饱和时,如果环境中的电子供体含量充足,那么生物就不得不选择其它可以利用的氧化性物质作为电子受体。

    在自然因素(如火山喷发、雷电等)及生物因素(如生物的代谢产物、降解产物等)的影响下,水溶性氧化物的数量和种类逐渐增多。这类氧化物的空间流动性相对比较好,因而不适合非生物体系向生物的演变。然而,流动性好这一特点,使得可溶性氧化物得以在更大的空间尺度上分布,进而使得生物在特定空间里对电子受体的竞争相对缓和。这是因为,以水难溶性氧化物作为电子受体的生物,其只能分布在这些氧化物的表面,而对于具有相同电子接受能力的水溶性氧化物而言,电子受体的分布范围则是整片水域,因而生物的分布范围在理论上也是整片水域。就像一个开口的装满白砂糖的瓶子,假设瓶口的位置最多只能供100只蚂蚁取食,如果将瓶子里的白砂糖全部倒出来,并平摊在一张比瓶口面积大100倍的桌面上,对于相同数量的蚂蚁而言,其取食空间也就增大了100倍,也就意味着可以有更多的蚂蚁同时享用白砂糖。

    再者,有的水溶性氧化物,特别是能进入细胞内的氧化物,相对于水难溶性的氧化物而言,更容易接受生物代谢产生的电子,这就使得一部分生长在水难溶性电子受体表面上的生物逐渐适应并能够利用这类水溶性氧化物作为电子受体。水溶性电子受体提高了生物代谢产生的电子在生物中的传递效率,进而使得更多的能量被生物释放和传递,这适合自然界对生物所属能量传递单元的能量平衡能力的需求,相应的生物的能量传递能力也就有存在的可能。此外,经生物释放和传递的能量越多,生物可获取的用以提升自身能量传递能力的能量也就越多。这些能量不仅用于生物自身结构组成的升级优化,还可用于提高增殖速度。生物数量的增加,表现为单位空间内生物对电子供体和电子受体的竞争加剧。在竞争压力下,有些生物通过对自身结构的升级,如产生鞭毛等运动器官,提升了自身的空间移动能力,即运动性,因而可以主动的移动至竞争环境相对缓和的空间。此外,也有些竞争能力相对较强的生物,可以利用自身的攻击系统去消灭或抑制竞争对手,以获取自身相对更大的生存空间。总之,水溶性氧化物作为电子受体,驱动了生物从地表或地下环境进入湖泊或海洋。在这个过程中,生物的增殖能力和扩散能力也都得到提升。此外,水溶性电子受体的多样性和更广的空间分布性还推动了生物在结构和功能方面的多样化升级,最终表现为物种的多样化。

(https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2ODYxMzc3Nw==&mid=2247484035&idx=1&sn=fb8a29a0c68dd6e6f9fc2eebc7187537&chksm=cea8e97df9df606bfb9d31fc46e3eae34cdc93b5228707a3b090b4b08f9d303d681427273fde&token=1612502510&lang=zh_CN#rd)



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