如果你不是一只生物狗,你可能压根就没听说过线粒体,但是你一刻也离不开它。线粒体是动植物细胞里存在的一种微小的颗粒状结构,看似普通,却一点也不普通。线粒体是细胞进行有氧呼吸的唯一场所,从115.61米高的北美红杉、33.6米长的蓝鲸,到长度只有5微米的酵母,所能动用的能源,ATP,绝大部分都来自于此。
线粒体的结构也非常特殊。细胞内的大部分细胞器都是由单层膜组成的,但是线粒体却具有双层膜结构。外膜一般呈长圆形至圆球形,非常平整,但是内膜却形成很多向内的褶皱,以便用有限的体积容纳更大面积的膜结构。
更为神奇的是,线粒体里还拥有自己的DNA和核糖体——而且和母体细胞中的完全不同,倒是与细菌中的更为相似。虽然受到母细胞的调控,但是线粒体的复制分裂基本上是自主的,就像独立的细胞一样。
根据这些独特的表现,科学家们提出了“内共生学说”,认为线粒体本是独立生存的细菌,在被别的更大的细胞吞噬后,没有被消化,而是安顿下来,一方面得到稳定的营养,另一方面为吞噬它的细胞提供了有氧呼吸的能力,使它更具竞争力,且能够适应更加苛刻的环境。
在进行有性生殖的生物体内,线粒体还有一个有趣的特质。在精子与卵子结合的过程中,精细胞会抛弃掉所有不必要的结构,只把核染色体注入卵细胞体内。因此,子代中的所有线粒体都是遗传自母本的——就像Y染色体从来都来自父本一样。
基于此,在需要上溯母本时,线粒体就是最好的工具:你的母亲、你的外婆,外婆的外婆……都拥有着同样的线粒体。根据相同的线粒体,我们能够追寻到所有现代人的共同女性祖先,生活在大约9.9万年到14.8万年前的“线粒体夏娃”。