复杂生命的起源，是发生在古菌宿主细胞和后来变成线粒体的细菌之间的内共生事件，而且只发生过一次。这个激进的理论，其实早在1998年就由演化生物学家比尔·马丁提出。

马丁以发酵作用这条生物化学路径为例：古菌使用一种特定的方式，细菌则采用另一种，两种方式涉及的基因也大不一样。而真核生物会使用几种发现于细菌中的基因、几种发现于古菌中的基因，并把它们编织成一条精密的复合路径。这种错综复杂的基因嵌合现象，不止发酵作用有，复杂细胞中的所有生物化学过程几乎都是如此。从演化遗传学的角度来看，这种情况简直是“岂有此理”！

马丁考虑得十分周详。为什么宿主细胞从它的内共生体那里获取了这么多基因，并把它们深深地融入自己的基础架构之中，取代了很多自身原有的基因？马丁和米克洛什·米勒共同提出的答案是“氢气假说”。他们认为，宿主细胞是一个古菌，能利用两种简单的气体生活：氢气和二氧化碳。内共生体（未来的线粒体）是一个有着多种代谢方式的细菌（这对细菌而言很普遍），为宿主细胞提供氢作为养料。马丁和米勒通过逻辑推理，一步步明确了这种共生关系的细节，解释了为什么一种原本依靠简单气体存活的细胞，后来会为了供养它的内共生体而变成以有机物为食。

但这些都不是这里的关键。关键在于，马丁推测复杂生命起源于两种细胞之间的单一内共生事件。他认为，宿主细胞是古菌，不具有真核细胞的那些复杂特征；他还认为，从来就没有所谓的“中间型”，即不存在尚未获得线粒体的简单真核细胞；线粒体的获得和复杂生命的起源，本来就是同一事件。

他还认为，真核细胞那些精巧繁复的特征，诸如细胞核、性和吞噬作用，全都发生在获取线粒体之后，是在这种独特的内共生状态下演化而来的。马丁的研究代表了演化生物学中最深刻的洞察力，本应该更加广为人知。但是它太容易被人与系列内共生理论混为一谈，所以当时未能脱颖而出。然而过去20年间，马丁这些详尽的理论预言全都得到了基因组研究的证实。这真是一座生物化学逻辑严密推理的丰碑！如果诺贝尔奖单独设立生物学奖项，没有人比马丁更配得奖。

下图是马丁绘制的复合生命树，依据的是对整个基因组的比较。细菌、古菌和真核生物三个域的关系如图所示。真核生物的起源是嵌合式的，古菌宿主和细菌内共生体的基因混合，宿主最终演化成了形态复杂的真核细胞，内共生体最终演化成了线粒体。某一类真核生物后来又获取了第二种细菌内共生体，最终演化成了藻类和植物的叶绿体。

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这本书也是强推，只要你学的教材里面是三域系统：古菌、细菌与真核生物，大概知道这三者的区别。
你就能接受本书的核心讨论点：真核生物为何能接棒演化出复杂细胞与多细胞生命，而不是细菌与古菌。
想想真核生物的内共生起源以及它形态的巨大差别，你就知道这个问题的迷人程度不亚于生命的起源。

#我在北大做科研#【SPFH家族蛋白质的研究新起点！北大生科高宁课题组揭示SPFH蛋白质细胞膜微域的分子基础】SPFH家族是原核生物和真核生物的细胞膜系统功能特异化的微型区域（FMMs）的标志性分子。近日，北京大学生命科学学院高宁教授课题组通过细菌的SPFH家族的HflK、HflC的结构和功能解析阐明了一种非常新颖的膜蛋白复合物的组织形式，这对于理解人类相关疾病中的分子机制非常关键。更为重要的是，这篇工作为理解FMM这一“模糊”的细胞生物学概念提供了具有“具象”的物理基础，也为整个SPFH家族蛋白质的研究提供了一个新起点。相关研究成果在Cell Research上发表。https://t.cn/A6J419E0