细胞核的作用是什么？你一定想不到，竟是最早的“丧尸围墙”

100次浏览发布时间：2024-09-15 09:22:09

真核细胞的象征

初中生物就学过细胞的结构，动物细胞结构主要有细胞核、细胞质、细胞器、细胞膜。由这些结构组成的细胞是真核细胞，之所以叫这个名字正如字面上的意思——这些细胞都有细胞核。

真核细胞的出现于大约15~20亿年之前，它们是进化史中最重要的一步，因为突破了细菌的体积限制，它们可以长得非常大，平均来说是细菌的1万~10万倍，拥有了充裕的空间之后，细胞才得以大展身手，进化出复杂的细胞器和功能，而高度复杂的功能使协作成为可能，多细胞生物的出现也依赖于此；世界上所有的复杂生命都是由真核细胞组成的，人类当然也不例外，这是生命第一次跃升的基础。

当我第一次知道真核细胞的出现源于一次偶然——一枚古菌吞下了一枚细菌之时，我想当然地认为那枚细菌是细胞核。但是随后我就了解到，其实被吞的可怜细菌是线粒体，当然后来还吞下了一些可以光合作用的蓝细菌，也就是叶绿体的原型。

不过这与细胞核都没有关系，细胞核是一个特殊结构，它既非继承自古菌也非继承自细菌，完全是真核细胞出现后才进化出的，也就是说它有必须存在的意义，那么这个意义到底是什么呢？

细胞核之迷

这个难题目前还有一定的争议性，但是有一种猜想的可能性较高，我们似乎可以从其中窥探到可怕的、真核生命最初的“丧尸危机”。

首先让我们来认识一下细胞核——我们都知道这是一个包裹着DNA的球形结构。细胞核的外层并不是一个完全独立的结构，本质上来说它是内质网的一部分，多数细胞核还保持着与内质网的连接。也就是说细胞核在进化上是来源于内质网的变形，它的表面存在着数量很多的核孔方便与细胞质进行物质交换，也就是将信使RNA释放到细胞质中合成蛋白质。

细菌不仅没有细胞核，就连DNA也与真核生物的不同，细菌的DNA通常是环状的。但是真核生物则不同，正如我们所知人类有23对染色体，DNA都是断成一节一节的。

更有意思的是我们自认为理应更高级的真核细胞DNA其实利用率非常低，细菌的DNA非常精炼，没有多余无用的信息，几乎每个基因都有实际用处；但真核细胞则显得非常怪异，绝大多数都是从来不会表达的DNA，这在初中生物中也有学过，叫“内含子”，人类的DNA长链中高达98.5%都是“内含子”！

人类常常惊叹于生命的精致与优雅，自然总是会在一些精妙的地方表现出实用与美感的完美结合，所以早期生物学家虽然不知道内含子是干什么用的，但是他们相信这一定有不为我们所知的特别用处，可能其中就藏着我们胜过细菌的关键。当年我们的生物老师是这样说的——这些多余的DNA是用来缓冲突变的，因为多数突变是有害的，如果发生在外显子中对生物生存就会很不利，所以需要大量的内含子来缓冲。

当年的我虽然小，但是却对这种说法感到奇怪——突变是概率事件，无论塞多少无用的基因进去也不可能减少有用基因的突变，每两个碱基之间的突变是不会相互影响的。

事实证明，当年的我虽然没有站起来大声质疑老师，但确实猜对了，内含子并不是用来应对突变的，事实上它们一开始的出现根本不是进化所需（但现在确实有用），而是一次可怕的“丧尸围城”，肆虐在我们基因组中的“丧尸基因”疯狂地复制着自己，而它们就是内含子的来源了。

疯狂复制

生命史上的第一次丧尸危机

这里所说的“丧尸基因”倒不是说它会让生物体变在丧尸，而是说它们有一种非常糟糕的、类似丧尸的特征——无限增殖。

这个基因的出现很可能是一个偶然，而且它也没有什么如你们想象中的特别能耐，说起来甚至有一点好笑，只是因为它可以“剪自己”而已。

DNA的工作第一步当然是转录成RNA，但是“丧尸基因”转录出的RNA却不一样，它不会像其他RNA一样老实地去翻译蛋白质，而是会自发地折叠成一个形状，这种变成后的RNA具备了一种特殊的化学活性，它可以把自己的母亲，也就是“丧尸基因”从DNA链条上剪下来。剪下来的“丧尸基因”会与细胞中游离的碱基配对，复制自己，然后再偷偷地整合到其它DNA链条上。

DNA复制

这样一来，不需要多久，DNA链条上就会到处都是“丧尸基因”，这些基因什么活也不干，只是不断地增殖增殖，将整个基因组搞的乌烟瘴气。我们真核生物的基因之所以是一段一段的，就是拜“丧尸基因”所赐，给剪断了导致的。人类基因组里有一半都是“丧尸基因”或者它们突变失去功能的“遗体”，平均每个基因中都有三个“丧尸基因”，有死有活。