19.3 生命之树上的连理枝

人们曾经认为,共生现象(两个有机体合而为一)只会发生在类似地衣这种比较孤立的奇特生物身上。自从林恩·玛格丽丝提出「细菌共生是祖细胞形成的核心事件」这一假设之后,生物学家们忽然发现,在微生物世界中,共生现象比比皆是。由于微生物生命是(而且一直是)地球上所有生命形式中的主要部分,而且是盖亚假说的首要主力,因而,广泛分布的微生物共生使共生无论是在过去还是现在都是一种基本行为。

按照传统的图景,一个种群在偶然形成某种新的稳定结构之前,会随着其日常行为中微小的、随机的、累进的变化而骚动不安,与此相反,玛格丽丝希望我们考虑的是两个正常运转的简单系统合并为一个更大、更复杂系统的意外现象。举例来说,由一个细胞系继承而来、负责运送氧气的经过验证的系统,可能和另一个细胞系中负责气体交换的现存系统紧密结合在一起。双方共生相联,就有可能形成一个呼吸系统,而这一发育过程未必是累进的。

广告:个人专属 VPN,独立 IP,流量大,速度快,连接稳定,多机房切换,每月最低仅 5 美元

玛格丽丝建议把她本人关于有核细胞共生本性的研究作为生物史的一个例子。这些涌现的细胞,无需历经十亿年的反复摸索来重新发明一种过程,将几种细菌分别完成的光合和呼吸作用巧妙地融合在一起。相反,这些已经形成了胞膜的细胞把细菌及其信息资产整合进自体,完全占有这些子体来为细胞母体工作。它们将细菌的发明据为己有。

在某些情况下,共生伴侣的基因株(碱基片断)会融合在一起。有人为这种共生关系所需的信息间合作提出一种机制,即著名的细胞间的基因转移。在野生环境的细菌之间,这种转移发生频率极高。一个系统的专有信息可以在不同的物种之间穿梭往返。新的细菌学认为,世界上所有的细菌就是一个单一的、在基因方面相互作用的超有机体,它在其成员之中以极快的速度吸收并且传播基因的革新成果。另外,物种间的基因转移也同样会(速度未知)在包括人类的较为复杂的物种之间发生。每种类型的物种都在持续地交换基因,通常由裸露病毒担任信使。病毒自身有时候也被纳入共生。许多生物学家认为人类DNA链中有大块大块的片断是插入的病毒。还有一些生物学家甚至认为这是一个循环——人类很多疾病的病毒就是逃逸的人类DNA的乖戾部分。

如果这是真的,那么细胞所具有的这种共生本性,就能为我们提供不少的教益。首先,它为我们提供了一个实例:重大的进化改变减少了给个体生物的直接好处(因为个体消失了),这与达尔文主义教条相反。其次,它还提供了一个实例:进化的改变不是由细微渐进的差异累积而成的,这同样与达尔文主义教条相悖。

大规模的常规共生行为能促成自然界中很多复杂现象——那些看起来需要多种创新同时出现才能够达成的现象。它还会为进化提供另外一些便利条件;比如,共生行为可以只利用合作而不是竞争的力量。至少,合作能培育出一套独特的小生境以及一种竞争无法提供的多样性,比如地衣系统。换句话说,它通过对生物形式库进行扩充而释放出了进化空间的又一个维度。不仅如此,在恰当的时机稍稍进行一下共生协调,就能取代漫长的细微变化。处于交互关系中的进化过程可以跃过个体的上百万年反复试错的时间。

也许,没有共生,进化过程也可以直接获得有核细胞,但是要完成这个目标可能要再花上十亿年或者五十亿年的时间。共生将散布在生命谱系中的各种经验和所得重新结合起来。生命之树在不断地开始散叶,向四面蔓生枝条。与此同时,共生又把这棵生命之树上分叉的枝条重新拢到一起使之相交。而融合了共生的进化,更像是一丛灌木而非一棵树——生命之丛。如果这幅图景大致无误的话,也许我们就应该重新思考自己的过去和未来了。