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[转载]生命起源——“竞争”与“合作”驱动的分工

已有 1158 次阅读 2021-6-5 07:27 |个人分类:生物起源|系统分类:科研笔记|文章来源:转载

    对于处于同一个体系中的物质而言,按其在所属体系与其它体系进行能量“竞争”过程中的分工,可分为两类:一类是中央能量控制系统;一类是辅助系统。按照物质分子在所属体系与其它体系进行能量“竞争”中所起的作用,辅助系统又被分为攻击系统和防御系统两类(图1)。

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图1 一个体系可分为中央能量控制系统和辅助系统两类,辅助系统又可进一步分为攻击系统和防御系统两类


    1)中央能量控制系统。主要负责能量的获取、传递、储存、分配等。该系统可有效提高一个体系的能量传递和利用效率,在介导能量供体中的能量进行释放和传递的同时,也维持着自身结构和功能的稳定。在细胞内,参与糖酵解途径、三羧酸循环、磷酸戊糖途径、电子传递链、脂肪酸代谢等过程的物质分子都属于这个系统,它们在能量的释放和传递过程中发挥着重要作用。再者,ADP、GDP、NAD+、FAD等能量受体和ATP、GTP、NADH、FADH2等“能量可用系统”在能量储存和分配过程发挥着重要作用。此外,该系统中的能流也是非生物体系向生物演变过程中所依附的“地基”,换句话说,生物体就是构建于中央能量控制系统所组成的能流之上。

    2)辅助系统。辅助系统中的攻击系统主要用于抑制或削弱其竞争者的竞争能力,而防御系统则主要用于维持自身系统的稳定性以及抵抗来自竞争者的攻击。例如,肺炎球菌、炭疽杆菌等在细胞外层具有黏性或胶状的荚膜,有了荚膜的保护,这类细菌就好像穿上了防弹衣,可以抵抗人体吞噬细胞的吞噬作用,还可以有效保护细菌免受或少受多种杀菌或抑菌物质(如溶菌酶等)对细菌的损伤。由此可见,荚膜是细菌的一种防御系统。

    破伤风梭菌是一种来自土壤的厌氧菌,它分泌的破伤风毒素对人的中枢神经系统有高度的亲和力。此毒素一旦进入中枢神经系统,便会固定在神经突触上影响甘氨酸的释放,进而引发肌肉僵直痉挛、抽搐和瘫痪。此例中,破伤风毒素便是破伤风梭菌产生的攻击武器,属于攻击系统。

    总之,辅助系统的出现,使得所属体系的能量传递能力的稳定性和持续性得到保障,进一步驱动了非生物体系向生物的转变。

   中央能量控制系统和辅助系统之间,以及攻击系统和防御系统之间是相对而言的,两两之间相互依存,相互转化。一个“共享物质”一次只能选择一种能量传递单元。能量传递的这种唯一性加剧了竞争者之间的竞争,也推动了竞争者之间的“军备竞赛”。此外,竞争者的组成越复杂,各组分之间所表现出来的“合作”就越显著,竞争力也就越强。

    既然生物的价值在于驱动自然界中的能量分布尽快的实现相对均衡,那么,为了更有效的实现自身的价值,可演变成生物的非生物体系中所含有的“共享物质”所选择的能量传递途径,在很大程度上,也应该是最有利于所属非生物体系发挥功能的那条途径。根据前文所述,自然界中的能量均衡程度决定了自然界所需要的能量平衡能力,进而决定了能量传递介体的能量传递能力。由此可推知,自然界对体系能量传递能力的要求,在大方向上制约了体系中的“共享物质”对体系中能量传递单元的选择。“竞争”和“合作”是自然界在选择其最适能量传递单元过程中所呈现出来的一种表现形式,是自然界选择的表现,二者既限定了体系的演变方向,又驱动了体系的演变。因此,“竞争”和“合作”的出现以及其与非生物体系演变方向的统一,被认为是非生物体系向生物演变进程中的第三个阶段。

(https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2ODYxMzc3Nw==&mid=2247483973&idx=1&sn=ab238a0ed7f48476b0b70cd91069c629&chksm=cea8e9bbf9df60ad675a253615f8e963957269bf5d9a03130a08b693c8ad69c2e341621ce8e9&token=1612502510&lang=zh_CN#rd)



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