第16章 真后生动物
告别了海绵,徐远开始漫步在了埃迪卡拉纪的海底,虽然从此之后是一个生命井喷的时代,但是刚刚进入6.3亿年前,埃迪卡拉纪的前期氧气浓度还在略微制约着生物的发展,或者说是生命需要时间来适应这个爆氧的时代。
一个新的物种吸引了徐远的关注,是一群不可名状的家伙,徐远不太清楚应该怎么形容它们具体的样子,只能说这是一些类似于现代地球的丝盘虫一样的生物。
是一种看起来黏糊糊、软趴趴的东西怎么看都是演化上的异数。事实上也确实如此,此时大部分多细胞生物或是自己光合作用,或是像今天的真菌那样利用自己的体表细胞直接从环境中吸收养分,但这些家伙却像是一群现实版的史莱姆,一旦遇到食物它们就会把身体的一部分凹陷下去形成一个临时性的消化腔,将食物包在其中消化吸收。
随着时间的演化,徐远看到这个类似盘丝虫的生物的一些后代甚至更进一步直接将这个临时性结构常备化,从此组成这些生物的细胞也就分成了两部分,大约一半细胞分布在外部,并逐渐变得越来越善于抵御恶劣的环境,而另一部分细胞则存在于内部,日益更专精于分泌消化液与吸收营养,由此构建起了最早的消化系统。
徐远开始借助回溯仪开始了深入观测,从细胞层面上看,远古丝盘虫的大部分细胞虽然还依稀有领鞭毛虫的样子,但相比于海绵已经可谓是面目全非了。
徐远也在远古丝盘虫的体内找到了海绵那种“变形-神经形细胞”的继承者——“纤维细胞”,顾名思义,在远古丝盘虫这里这些纤维细胞已经将它们的触手常态化了,每个纤维细胞都有自己的“辖区”,它们只需直接挥舞自己细长的触手就能与“辖区”内的细胞构建起直接联系。
徐远还观测到纤维细胞彼此之间也会相互分泌物质来交流信息,从形态上看,纤维细胞已经非常接近神经细胞了,甚至于远古丝盘虫当中纤维细胞组成的网络结构也和水母之类动物的神经网非常相似。
但是从功能上说,远古丝盘虫的纤维细胞还依旧只能算是免疫细胞,这不仅是因为纤维细胞的主要工作还是免疫,还因为纤维细胞还没有演化出神经细胞最重要的特征,也就是那种依靠离子流动实现的多米诺骨牌式的细胞内信息传输能力。
远古丝盘虫别具一格的生命体不断深化着细胞的分工合作,随着体型增大,原本依托于细胞纤毛的运动方式就不太够用了,于是它们身体中又有一部分细胞特化出来变得能够伸缩变形,只要有一大堆细胞同步伸缩就能让全身改变姿态,继而带来单个细胞无法比拟的强劲动力与灵活性。
只不过刚开始进行分化它们的配合还不是很顺畅,在徐远看来它们的运动方式有点像一个半身不遂的水母。
徐远也明白这种运动方式需要细胞之间必须能精准协调与快速响应,目前这些丝盘虫还在逐步寻找着配合的方式,结合今天水母的运动方式,徐远突然觉得自己似乎找到了最初的神经细胞了。
明白了自己新的观测目标后,徐远开启时间加速,随着“雪球地球”的过去,大地之上千万年积累的冰川正浩浩荡荡地褪去,这些冰川宛如锉刀一般,刮掉了一层地皮。
这些破碎的岩石最终随着磅礴的冰川一齐涌向大海,为海洋中注入了巨量的矿物质,这其中就包括大量的钙盐,一时之间海水中的钙离子等矿物质离子浓度飙升。
而钙离子对于生物是剧毒之物,因为作为生物遗传信息载体的DNA和RNA本质上是一类多聚磷酸核糖苷或多聚磷酸脱氧核糖苷衍生物,而磷酸遇到钙离子会变成难以消解的磷酸钙沉淀,从而让这些生物大分子丧失功能。
一次悄无声息的灭绝事件就在徐远观测下发生。幸存的生物都在巨大的生存压力下演化出了能够将钙离子高效排出细胞外的手段。
但是生物也不能让细胞内一点儿钙也没有,因为钙也是许多蛋白质正常运作所必须的离子。
徐远观测到一些细胞产生了两种蛋白质,一种是可以让细胞外的钙快速流入细胞内的钙离子通道蛋白,另一种是可以迅速排出钙离子的钙泵蛋白。
随着演化的进行,细胞内的钙离子通道开始变得很“敏感”,只要周围的电压发生改变,它就会自动开放让钙离子进来。
顺理成章的就会产生这样的一个效果,当一个这样的钙离子通道蛋白打开的时候,大量钙离子涌入,因为钙离子带有正电荷,必然会导致附近的电压发生变化,变化的电压又会导致附近的钙离子通道继续开放,如此循环往复,就会让这些钙离子通道像多米诺骨牌一样一个接一个开放。
这就会带来一些好处,比如它可以让细胞内瞬间涌入大量钙离子,从而实现自杀,学过的知识突然涌现在徐远的脑海中,现代地球上的细胞有时候也会用类似的方法实现程序性死亡。
对于多细胞生物而言,能让细胞自杀是一种非常实用的能力,这可以短平快地清除遭受病毒感染或者癌变的细胞,从而保全整体。
为了防止高浓度的钙离子将自己全面杀死,细胞们把这种敏感型钙离子通道与能够排出钙的钙泵联合使用,从而实现一种效果,一方面敏感型钙离子通道依然可以像多米诺骨牌一样一个接一个开放,同时在钙泵的作用下及时排掉钙离子,不让细胞内的钙离子浓度过高的同时也可以让敏感型钙离子通道重新关闭。
这些离子通道就能像水波一样传输信息了,这种波纹被称为“钙波”。由于钙波在细胞尺度上简直快到几乎不需要时间,所以对于一些需要“瞬间”完成的细胞活动非常有用,比如我们的卵子在受精的一瞬间就会因为精子顶破卵子表面的扰动而产生一道钙波,继而瞬间“锁死”自己,不再允许别的精子进来。
当钙波与类似于远古盘丝虫的纤维细胞那样长着触手的免疫细胞相结合的时候,神经的雏形就出现了。
由于那些钙离子通道对扰动非常敏感,所以神经细胞从免疫细胞中独立出来以后就彻底放弃了变形能力,尽量减少对自己的扰动,同时为了更高效传输信息,这些细胞变得很长,原本枝枝丫丫的触手大多都消失了,只保留其中的两条直接连接起感受器和肌肉,这种直来直去的神经细胞就代表了神经细胞的初号机形态,“双极细胞”,也叫双极神经元。
徐远明白在出号机出现后,之后的改变就要简单很多,如今后世几乎所有类型的神经细胞都衍生自这个原型。当这些神经元彼此相连成线成网的时候,最早的神经系统便由此诞生了。利用这些可以快速传导的电流远古盘丝虫可以让所有相关变形细胞步调一致,之前那种步履蹒跚的运动方式终于得的优化。
完善了运动方式的远古盘丝虫们终于可以利用提前演化好的消化系统大吃特吃。
徐远明白正是这份对吃的专业追求,缔造了我们今天日常意义上的“动物”,或者说学术中所谓的“真后生动物”。