多细胞生命的诞生

（文 / 袁越）

进化过程有两个步骤最为关键。首先当然是第一个生命的出现，这个不用多说；其次就是多细胞生命的出现，因为这一事件意味着不同生物之间的关系由相互竞争变成了相互合作。

自从达尔文提出进化的动力是自然选择之后，竞争似乎就成了生命世界的第一法则，以至于后来出现的优生学、种族歧视，甚至资本主义市场竞争学说等等都以此来作为自己“顺应自然”的依据。

但是，随着研究的深入，科学家们越来越意识到，生命之间的合作关系远比达尔文想象的更加广泛，具备这一特性的群体在竞争中明显要比各自为战的群体更有优势。多细胞生命的出现就是一个最好的例子，在一个真正的多细胞生命体当中，每个细胞都为集体做出了牺牲。比如，人体内的所有体细胞都放弃了繁殖的机会，齐心协力帮助生殖细胞去完成这个最重要的任务。要知道，在达尔文的体系里，繁殖是衡量一个生命体是否成功的唯一标准。按照这个标准来衡量，所有的体细胞都是失败者，理应被淘汰。

基因学说为这个悖论提出了一个合理的解释。以理查德·道金斯为代表的一批动物行为学家提出，自然选择的基本单位不是个体，而是基因。人体内的所有细胞都有着共同的基因，所以才会彼此合作。同理，工蚁放弃了自己的繁殖机会为蚁王服务，是因为蚁王和工蚁有着类似的基因。

道理虽然很简单，但细节还是需要搞清楚。考古学家很早就知道，地球上最早的生命出现在大约35亿年前，而直到2010年前，多细胞生命的出现时期还被认定为距今约6亿年前，这个数字暗示多细胞生命的出现是一个漫长的过程。但是，2010年在加蓬发现了距今21亿年的多细胞生物化石，一下子把多细胞生命的出现时间提前了15亿年。

另外，多细胞生命的出现不是一锤子买卖，而是发生过好多次。事实上，科学家相信多细胞生命至少被单独进化出了25次，这在科学上被叫做“趋同进化”（Convergent Evolution）。翅膀的出现就是趋同进化的经典案例，在这个例子里，鸟和蝙蝠为了飞行的需要而分别进化出了翅膀，原因就在于翅膀是飞行的最佳辅助工具。翅膀的出现不是偶然的，而是为了满足飞行的需要而产生的必然结果。

换句话说，多细胞生命之所以单独进化出了25次，是因为这种生命形式更加适应环境，早晚都得出现。

多细胞生命的出现过程至今仍然存在很大争议，这是因为大多数研究者都是通过现有的材料倒推亿万年前发生的事件，难度太大了。

两年前的某一天，美国明尼苏达大学生命科学院副教授麦克·特拉维萨诺（Michael Travisano）在咖啡机旁碰到了同系的博士后威尔·拉特克里夫（Will Ratcliff），其中一人随口说了一句：“要是我们能在实验室里模拟出多细胞生命的进化过程，那将会是一件很酷的事情。”

喝完咖啡，两人趁热搜索了一下互联网，发现从来没人做过这个实验。但是这两位不信邪，便设计了一个简单的实验，只用了两个月的时间就在实验室里模拟出了多细胞生命的进化过程！

简单来说，两人在实验室条件下培养了一批单细胞酵母，然后用离心机将酵母细胞分离，相互粘连在一起的细胞簇的比重比单个细胞稍大一些，因此更容易沉到试管底部。然后两人再将沉到试管底部的细胞簇取出，重复上述步骤。

也就是说，科学家用人工方法营造了一个对多细胞簇更加有利的生存环境。

令人惊讶的是，上述步骤只重复了100代，也就是两周左右的时间，酵母细胞簇的形态就发生了显著变化，变成了规矩的雪花形，这说明细胞簇内的细胞已经有了初步的分工。

两人将实验继续下去，大约两个月后宣布告一段落。分析表明，酵母细胞簇已经出现了明确的多细胞生命体特征。比如，每个细胞按照状态的不同对各自的繁殖能力进行了调节，细胞簇长到一定的大小才开始分裂。一些细胞甚至进化出了牺牲精神，因为其所处位置不利，便自动开启“细胞自杀”（Apoptosis）模式，杀死自己，以便那些较小的细胞簇能够从母体分裂出去，加速群体的繁殖。

两人将研究结果写成论文发表在今年1月16日出版的《美国国家科学院院报》（PNAS）上，文章刊出后引发了热烈的讨论，科学家们一致认为这个实验结果令人惊讶，证明多细胞生命的出现远比想象的容易。特拉维萨诺则表示，这个实验还有助于科学家研究癌症等疾病的发病机理，因为自私的癌细胞就相当于多细胞生命进化过程中的落伍分子，或者说是一种返祖现象。 诞生科学科普生命细胞