10亿年发生一次的奇迹

在很多人看来，生命进化源于基因突变导致的遗传变异，然后大自然选择了某个微小的变异，从此生命便往前迈出了一小步。这种缓慢的进化模式当然没错，但绝不是生命进化的全部内容。事实上，生命进化的很多关键步骤源自某个重大的变化，比如细胞分裂错误导致的染色体加倍，或者DNA复制时出现的大段基因片段丢失等。

还有一种变化更极端，这就是两个独立的生命个体合并成一个全新物种的过程。如此重大的变化只能发生在细胞层面，科学术语称之为“原初内共生”（primary endosymbiosis）。其中“内共生”这个概念大家应该并不陌生，比如生活在豆科植物根瘤中的固氮细菌就是一种内共生体，造礁珊瑚体内的共生藻是另一个很常见的内共生案例。

在这两个案例中，作为内共生体的固氮细菌和共生藻都能为宿主提供某种必需而又难以获得的资源，比如前者提供的是活性氮元素，后者则通过光合作用为宿主提供了急需的能量。但是，无论固氮细菌还是共生藻都是独立的生命体，必要时可以脱离宿主独立生活。只有当共生体和宿主融为一体，变成一个全新的物种时，我们才能称之为原初内共生。

显然，这样的事情非常罕见，在漫长的地球生命史中只发生过两次。第一次发生在大约20亿年前，一个古菌吞噬了一个细菌，将后者变成了自己的能量工厂，即大家熟悉的线粒体。这件事彻底改变了原始细胞的能量供应方式，为真核细胞的出现铺平了道路。

第二次原初内共生事件发生在大约10亿年前，一个真核细胞吞噬了另一个能够进行产氧光合作用的蓝细菌，后者就是叶绿体的前身。如果没有叶绿体就不会有植物，我们熟悉的生物圈将和现在大不相同。

今天距离第二次原初内共生事件又过去了10亿年，有没有可能发生第三次原初内共生事件呢？答案很可能是肯定的。来自加州大学圣克鲁斯分校和伯克利分校等研究机构的一群科学家分别在2024年3月28日出版的《细胞》（Cell）杂志和4月11日出版的《科学》（Science）杂志上刊登了两篇论文，向全世界报告了他们的新发现。

这次事件的宿主名叫布拉鲁德磷藻（Braarudosphaera bigelowii），它吸收了一种名为UCYN-A的蓝藻，后者具备固氮能力，能够把空气中的氮气转变为宿主急需的活性氮。

为了证明这不是简单的内共生，科学家们做了两个实验。第一个实验证明这两种微生物的体积是成比例增加的，说明两者一直在积极地交换关键营养物质，并通过这种交换把两者的新陈代谢过程紧密地联系在了一起。第二个实验则需要用到X射线成像技术，实验结果表明两者的细胞分裂是同步进行的，宿主为共生体提供了生长所需的绝大部分蛋白质。

进一步分析显示，这次内共生事件大约开始于一亿年前，目前正处于进行阶段。按照目前的趋势，被布拉鲁德磷藻吞噬的UCYN-A最终将会彻底退化成宿主细胞内的一个具备固氮能力的细胞器，科学家们将其命名为硝质体（nitroplast）。

科学界普遍相信，类似这样的内共生事件很可能一直在发生着，只不过绝大多数都因为各种原因而胎死腹中。这是科学家们发现的第一个已经快要完成的初级内共生事件，具有划时代的意义。如果最终完成的话，有可能创造出一种全新的生命形式，彻底改变生物圈现有的运作模式。 生命