原核细胞到真核细胞的演化

原核细胞结构简单，种类很少，当今世界上生存着的细菌、立克次体及支原体等微生物仍属原核细胞。约在15亿年之前，由原核细胞又进化到一个更高级的阶段——即具有完整细胞核和含多种细胞器的真核细胞。真核细胞结构复杂，种类繁多，高等动物、植物以及人类均由真核细胞构成。

原核细胞与真核细胞的主要区别是：①从大小来看，原核细胞一般仅有1～10 μm，而真核细胞则为10～100 μm。②从遗传物质的存在方式和分布上看，原核细胞中的DNA分子是不与组蛋白结合的环状DNA，而且就位于细胞质中，无核膜、核仁等构造；但真核细胞中的DNA分子是与组蛋白结合在一起的，而且集中于细胞核内，细胞核与细胞质之间以双层核膜为界。③从是否具有胞内膜系统上来看，原核细胞没有胞内膜系统，因而不存在内质网、高尔基体、溶酶体等膜性结构，没有或只有极少的细胞器；而真核细胞中的胞内膜系统非常完善，膜性细胞器丰富而发达；这些膜系承担着分泌、吸收及生物合成等多种功能。同时，真核细胞的内吞、外吐现象将胞内膜系统与细胞膜相关联。④从非膜性结构上看，原核细胞内没有微管、中心粒等结构，而真核细胞内有细胞骨架系统，这与真核细胞体积大，胞内各种细胞器需要有运动的轨道和桥梁是相适应的。同时，当细胞分裂时，也需要微管等细胞骨架的收缩和牵拉。此外，对另一种非膜性细胞器核糖体来说，虽然原核细胞与真核细胞中都含有这种结构，但其大、小亚基的组分在两种细胞中也是截然不同的。⑤原核细胞中DNA的含量少，复制的周期性不明显；而真核细胞中DNA的含量极多，大大超过编码细胞中蛋白质所需要的量，大部分DNA都是为基因表达担负开启与关闭等作用的“调节”DNA，而且DNA是在细胞增殖周期中的一定时期进行复制的。⑥从细胞的繁殖方式上看，原核细胞通过出芽或两分法等方式直接分裂为二，真核细胞则进行复杂的有丝分裂。⑦从蛋白质合成的过程上看，在原核细胞中DNA的复制、RNA的转录和蛋白质的翻译是在同一地点连续进行的；而在真核细胞中，DNA的复制及RNA的转录和加工在细胞核内完成之后，转录出的mRNA，tRNA和rRNA将从核内移至细胞质中，再进行蛋白质的合成。

原核细胞与真核细胞两者也存在着几个基本的共同点：它们都能独立地进行生命活动，都具有完整的细胞膜；细胞内都存在着遗传物质（DNA）；在蛋白质合成中都遵循着基本相同的遗传密码；细胞在完成代谢活动中所需的某些酶系也都是基本一致的；这些共同点的存在表明了原核细胞与真核细胞之间有着发展联系。

真核细胞的起源与进化是生物学的重大课题之一，至今仍未取得一致的观点，概括起来有“共生论”和“进化论”两种说法。其争论的焦点是关于线粒体、质体、核膜、鞭毛等细胞器的起源问题。(https://www.daowen.com)

“共生说”的根据是：①由于共生体来源于自由生活的原核细胞，现存真核细胞的线粒体、质体仍有其独自的遗传物质DNA、RNA及蛋白质合成体系——核糖体、ATP、核苷酸等，这些都是自由生活细胞的遗迹。②细胞以有丝分裂进行增殖时，线粒体、质体等也相应地分裂增殖。这些由于共生起源的细胞器至今仍保留其一定的独立性和连续性。③共生起源的细胞器如果在细胞中丧失，在适当条件下可以由细胞核的基因作用产生。④现存的有机体中仍能找到细胞器共生起源的自然存在的对应物，如绿草履虫、金藻类、绿水螅等。不少低等生物的细胞中都证明有绿藻、蓝藻和隐藻的共生体。

“进化说”的证据是：①现存嗜氧原核细胞常有类似于线粒体的结构，它是由质膜内陷并迂回折叠的内膜系统，有呼吸功能的细菌细胞质被认为是与线粒体同源的蓝藻类（如满江红、鱼腥藻）及光合细菌的原核细胞内有重叠的片层状囊泡，其上面的光合结构，也是质膜内陷形成的。原核细胞内的呼吸和光合功能的膜相结构中，均可看作是线粒体和质体的雏形。这些细胞器是在原核细胞内渐渐进化来的，而不是共生的。②真核细胞的分裂间期染色体（DNA）是附着在核膜内侧的，这是被保留下来的原始特征。这一事实充分证明上述模型中，假设遗传物质紧贴细胞膜是毋庸置疑的。③将真核细胞进行连续切片，发现核膜与内质网及质膜是连续结构，说明核膜与质膜的渊源关系。④有人认为，双层膜细胞器的内膜来自内陷的细胞膜：外膜与内膜具有近似性，如核膜外膜与内质网都有核糖体，外膜与内膜均略薄。从眼虫藻植物中可以观察到，内质网可以裹上叶绿体，显示了内质网有包裹其他细胞器的能力。

细胞的出现使生命有机体有了独立的特性和稳定性，从而加快了生物的进化进程。细胞的不断完善、进化，必将使生命向更高层次发展。