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Summary

本视频探讨了内共生理论，解释了线粒体和叶绿体如何从独立生活的细胞演化而来。最初，地球上的细胞为原核细胞，没有细胞核或其他膜结构。约27亿年前，真核细胞出现，具有膜包围的细胞核。真核细胞通过内吞一个好氧性原核细胞，这个原核细胞最终成为线粒体。同样的过程也发生在蓝细菌上，形成了叶绿体。内共生理论的证据包括线粒体和叶绿体的独立复制方式、它们的基因组与原核生物相似，以及它们特有的分子结构。此外，人类的线粒体遗传自母亲。

Takeaways

• 🌱 线粒体和叶绿体现在不能在细胞外生存，但根据内共生理论，它们曾经是独立生活的细胞。
• 🕰️ 地球上最早的细胞大约在38亿年前出现，这是地球形成后7.5亿年。
• 🔬 这些最早的细胞是原核细胞，它们没有细胞器或其他内部膜结构。
• 🧬 真核细胞出现在化石记录中是在27亿年前，它们具有被膜包裹的细胞核。
• 🌀 真核细胞的进化是通过原核细胞的增大和表面体积比下降，进而发展出内膜系统来增加表面面积。
• 🔬 真核细胞通过内吞作用吞噬了一个好氧的原核细胞，这个原核细胞可能是猎物或寄生生物。
• 🧬 基因组测序表明这个原核细胞来自α-变形菌，它最终成为了线粒体。
• 🌿 这个好氧原核细胞能够利用氧气进行能量产生，这对真核细胞是有益的，因为地球的氧气浓度在增加。
• 🔋 好氧原核细胞在细胞质中消化半消化的食物分子，产生大量能量，部分ATP泄漏到细胞质中。
• 🌳 随着氧气水平的上升，许多其他真核细胞灭绝，但这个真核细胞和内共生体成为了最好的伙伴，内共生体变成了线粒体。
• 🌱 后来，相同的过程发生在蓝细菌上，它变成了叶绿体，这是植物和藻类祖先的一部分。
• 🔬 线粒体和叶绿体的复制方式与原核生物相似，它们的基因组与原核生物的基因组非常相似。
• 👩‍👧 线粒体只能来自其他线粒体，而你的线粒体来自你的母亲。

Q & A

内共生理论是什么？

内共生理论是一种解释细胞器如线粒体和叶绿体起源的科学理论。它认为这些细胞器最初是独立生活的细胞，后来被其他细胞吞噬并逐渐演化成细胞内的一部分。

地球上最早的细胞大约在什么时候出现？

地球上最早的细胞，即原核细胞，大约在38亿年前出现，这是在地球形成后大约7.5亿年。

原核细胞和真核细胞有什么区别？

原核细胞没有被膜包裹的细胞核或其他膜结构的细胞器，而真核细胞具有被膜包裹的细胞核和细胞器。

真核细胞是如何从原核细胞演化而来的？

真核细胞的演化过程包括原核细胞体积的增大，导致表面积与体积比下降，为了解决这个问题，细胞发展出膜内折，最终形成了早期的内膜系统和第一个膜包裹的细胞核。

什么是内吞作用？

内吞作用是一种细胞过程，其中一个细胞吞噬另一个细胞或物质，使其成为自己的一部分。在真核细胞的演化中，一个原核细胞通过内吞作用吞噬了一个需氧的原核细胞，后者成为了线粒体的前身。

线粒体和叶绿体的起源有什么相似之处？

线粒体和叶绿体都是通过内共生过程形成的细胞器。它们最初是独立生活的细胞，后来被真核细胞吞噬并逐渐演化成细胞的一部分。

线粒体和叶绿体的基因组有哪些特点？

线粒体和叶绿体的基因组与原核生物的基因组非常相似，它们都包含单一的环状DNA分子。

为什么说线粒体和叶绿体不能独立于细胞外生存？

线粒体和叶绿体已经成为专性内共生体，这意味着它们已经适应了在宿主细胞内的生活，并且不能在细胞外独立生存。

为什么说线粒体来自母亲？

线粒体主要通过母系遗传，即子女的线粒体DNA主要来自母亲。

如何证明内共生理论的正确性？

内共生理论的证据包括线粒体和叶绿体的自主复制方式、它们与原核生物基因组的相似性，以及它们独有的分子标记，如porins和cardiolipin。

为什么说蓝细菌的活动导致了地球氧气浓度的增加？

蓝细菌通过光合作用产生氧气，随着蓝细菌的大量繁殖，它们释放的氧气逐渐增加了地球大气中的氧气浓度。