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单细胞和多细胞生物:从巨大细菌谈起

硅锗
2022-10-15 / 0 评论 / 0 点赞 / 660 阅读 / 985 字

在经典的生物学知识体系里,单细胞生物和多细胞生物是划分明确的两种类群。然而就和其他的生物分类一样,分类不是事实而是对事实的归纳法认知。根据最新的科学发现,我认为可以增加介于单细胞生物和多细胞生物之间的分类。

background

2009年,在位于加勒比海的小安的列斯群岛发现了生长在加勒比海红树林水下叶片上的一种附着物,外观与人的眼睫毛相似,长1-2 cm,直径50-100 um。2022年,该物质经鉴定发现是一种巨大的细菌,定名为 Thiomargarita magnifica,中文正式名称为华丽硫珠菌。研究发现,该细菌的结构被细分为许多“隔间”,这些“隔间”执行不同的功能,并极大增加了可用的表面。文章的一作认为正是这种复杂性,很可能帮助该生物突破了人类预测的细菌细胞大小限制。"cell"一词本身的意思就是隔间,只是这里的“隔间”之间是连通的,没有磷脂双分子层的隔离。

论单细胞和多细胞

由于原文是不开放下载的,我只能从图中判断,每个“隔间”直接相互作用的只有它相邻的2个“隔间”。如果说单细胞生物是指每个细胞都单独完成生命活动,多细胞生物是指细胞间的协作性,那么单/多细胞可以理解为一种定性的描述。如果把华丽硫珠菌的每个隔间都理解为一个细胞,那么华丽硫珠菌整体就可以理解为一个多细胞生物,隔间之间的信息传递类似于链表。或者说,华丽硫珠菌的“隔间”线性排列的结构决定了它“隔间”之间可以协作的功能。

协作性

如果接受多细胞不是一种生物学分类而是指细胞间的协作性这样的设定,那么有quorum的大肠杆菌菌群也可以认为是一种多细胞生物,人类这样的多细胞动物也可以理解为一个由大量单细胞生物组成的多细胞群落。

从协作性的角度理解肿瘤

肿瘤是危害人类健康的一种生物学现象,在社会上和工业界受到高度的关注。这个现象可以理解为在多细胞组成的系统中,细胞间协作失调导致部分细胞形成了一个脱离于大群落的,大群落如果被这个小群落破坏到了一个难以自持的地步就会逐步衰退,也就是死亡。

演绎

有一种管理学理论认为,当系统的大小超过其统治力所能维持的限度的时候,不被统治的组件就会自组织形成小系统。(康威定律4)。这样一来,多细胞系统都有可能出现类似癌症的现象。原核菌群,华丽硫珠菌这样的非经典意义上的多细胞系统是否会癌变呢?

组图

by national geographics

瓜德罗普岛(Guadeloupe)鸟瞰图
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瓜德罗普群岛红树林采样点
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华丽硫珠菌与美元一角硬币
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成串的”隔间“
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reference

原文
B站视频介绍【华丽硫珠菌:细菌界的“巨人”究竟有多大?】

wikipedia: Thiomargarita magnifica
百度百科:华丽硫珠菌
国家地理

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