单细胞生物
dān xì bāo shēng wù
单细胞生物是仅由一个细胞构成、独立完成全部生命活动的生物,例如细菌或变形虫。
Definition
单细胞生物是仅由一个细胞构成的生物,这一个细胞必须独自完成一切生命活动:进食、移动、排出废物并自我复制。它要完成生命所需的每一项功能,包括摄取养分、进行气体交换、排出废物、对刺激作出反应以及繁殖,这一类群包括全部原核生物(细菌和古菌),以及许多真核生物,例如原生生物和酵母。由于全部的代谢、稳态维持和繁殖工作都要在一个细胞内完成,其体积受到扩散式物质交换所需的表面积与体积之比的限制。单细胞生物通过二分裂、出芽或形成孢子等方式进行无性繁殖,许多种类还能通过接合或转化的方式交换遗传物质。有些种类,例如黏菌和领鞭毛虫,会形成临时性的群体,这为理解多细胞性是如何起源的提供了线索。
Example
一滴池塘水中可能就含有数百个单细胞生物,例如变形虫和草履虫,细菌和酵母也是单细胞生物。一个宽约$5\ \mu\text{m}$的酵母细胞会摄取糖分,把它发酵成二氧化碳和乙醇,并大约每$90$分钟出芽产生一个新细胞,它释放的二氧化碳正是面包发起来的原因。有些细菌甚至能通过群体感应来"统计"自身的数量:每个细胞都会分泌一种信号分子,当其浓度超过某个阈值时,整个种群就会同时开启控制生物发光、生物膜形成或毒素释放的基因,费氏弧菌在双斑乌贼的发光器官中就是这样运作的。
Key Insight
地球上大多数生物都是单细胞生物,而且在这颗星球历史的大部分时间里,单细胞生物是唯一存在的生命形式。只有一个细胞限制了体型大小,却并不妨碍其成功繁衍,因为单细胞生物繁殖迅速、适应能力强,这也是细菌能在短短几年内产生抗生素耐药性的原因。单细胞并不意味着孤立生存:生物膜、群体感应和群居性原生生物都表明,细胞之间的合作要比真正的多细胞性早出现了数亿年。