世界上最大的单细胞生物有多大?

科学探索菌


说到单细胞生物,我们都会想到草履虫,绿藻之类的生物,通常我们都会直观的认为单细胞生物都是非常微小的,据说1000个草履虫可以一起挤过针眼,人的眼睛都无法直接看到这种小生物,那么单细胞生物真的都是这么小吗?实际上并非如此,只能说大部分的单细胞生物都非常微小,人的眼睛无法直接看到,但是也有极小部分的单细胞生物是比较大的,甚至是大到了惊人的程度。



在我们的直观意识中,单细胞生物就是一个细胞,一个细胞能有多大呢?人的身体中的细胞数量是可以用万亿做单位来计算的,在人体的各种细胞中,卵细胞体积是最大的,据说达到了肉眼可见的程度,直径可达0.1~0.2毫米,但是生物学家认为,卵生的鸟类与爬行类动物所下的蛋实际上也是一个卵细胞(包括受过精的卵细胞),很显然人和其他哺乳动物的卵细胞的体积比鸟类和爬行类的下的蛋的体积差得远了。



比如我们常见的鸡蛋,其中的蛋黄部分如果受过精的话,在合适的温度等环境条件下能发育成小鸡,而这个蛋黄在没有受精前就是一个单细胞,蛋黄表面有一层很薄的膜,叫蛋黄膜,它本质上就是细胞的细胞膜,里面的蛋黄有黄卵黄与白卵黄,中间是卵黄心,上面有一个白色的小圆盘,是细胞核所在的地方,而蛋黄外面的蛋清、系带、蛋壳、壳膜都是非细胞结构,所以很显然,一个鸡蛋就是一个完整的细胞呀!

鸡蛋很常见,它的个头相对于草履虫来说十分巨大了吧!吃几个煮熟的鸡蛋就能吃饱了,能想象吗?我们吃了几个细胞,就吃饱了!

不过鸡蛋一旦受精后,就会成为由精子细胞和卵子细胞组成的受精卵,接着就会开始分裂发育形成胚胎,其中的细胞就会渐渐多了起来。

鸡蛋是鸡的一个生命阶段,本身就是有生命活性的,因此也可以被看作一个生物体,当然鸵鸟蛋的个头更大,最大的鸵鸟蛋可达1.5公斤,可以看作是比鸡蛋大得多的的单细胞生物,而如果把鸵鸟蛋做成美食,一个这样的单细胞就足够我们吃饱了,恐怕很多人一顿饭都未必吃得完呢。



那么我们不说鸟类和爬行动物下的蛋,但说现实中有没有常态下的单细胞生命体呢?其实也是有的,比如变形虫,这种小动物体长一般在5~20厘米之间,最大的超过20厘米,生物学家研究发现它就是一种单细胞生物,虽然它和草履虫绿藻等都属于单细胞生物,但很显然变形虫的体积要大多了,而且研究发现它已经具有很多多细胞生物的能力。


不过变形虫并非最大的单细胞生物,不少藻类和真菌类也是单细胞生物,如杉叶蕨藻,长度可达一米以上,还有水族店里售卖的鹿角海藻、绿葡萄藻、大羽毛藻都属于蕨藻属。

绿葡萄藻↑

或有很多朋友无法理解为什么这些变形虫、蕨藻类植物都是单细胞生物呢?其实这和单细胞生物的一些生命特性有关,我们知道当物体体积增大时,其表面积增加的并不是很大,但是较大的表面积有利于细胞从外界环境获得营养成分,所以有一些单细胞生物为了增加表面积,把体积也进化得比较大,所以才有了这些体积较大的单细胞生物。





那么为什么绝大多数的单细胞生物都很小呢?这是由于较大的体积也需要消耗并且排出更多的营养物质,代谢活动也相应增加,单细胞所能延伸的功能也增加了带来某些方面伤害的可能,并不利于单细胞生物的存活,所以绝大部分的单细胞生物个头还都是很小的,而且更多的生物种类抛弃了单细胞发展的模式,选择了多细胞功能分化组合的发展方向,所以大多数的大体积生物都是多细胞生物。


科普大世界


在我们大多数人的潜意识认为,单细胞生物就代表着小!确实这种想法也没错,但是凡事总有例外不是吗?

因此我们先盘点下,单细胞生物的大小排名。

单细胞生物尺寸排名

第十名:stentor(喇叭虫属)


它可以长到2豪米长,并且形如喇叭而得名。2毫米可能并没有很大,但在单细胞生物中绝对算是巨人级别。

第九名:Spirostomum

这种生物可以4毫米左右,它在淡水和海洋中都能找到,常被认为是小虫子。但在显微镜下观察,它变成了 很明显,它实际上是一个单独的,非常长的细胞。当它受到干扰时,它可以 缩小到原来尺寸的四分之一 不到百分之一秒。这是的 已知最快的任何细胞收缩。和Stentor一样,Spirostomumis也是纤毛虫。

第八名:Chaos Carolinensis

最大可以到5毫米,它以其他微生物,小型无脊椎动物为食。

第七名:Gromia Sphaerica


这是一种形如球的巨型单细胞生物,它能够长到3厘米,其以沉积物中的有机物为食。

第六名:Sailor’s Eyeball

它是这份名单中第一个“植物”原生动物,其可以长到4厘米甚至更多,并且因为会被较少的藻类和动物覆盖,所以很漂亮。

第五名:Spiculosiphon Oceana



首次发现于2013年,是一种能够长到5厘米的变形虫。

第四名:Acetabularia


一种独特的蘑菇状菌类,可以长到10厘米。主要生活在浅水,多岩石的水域中。

第三名:Syringammina Fragilissima

一种巨型变型虫,直径可达到20厘米。

第二名:Plasmodial Slime Molds


真菌类的疟原虫黏菌,直径可达1米,以细菌为食。

第一名:Caulerpa Taxifolia (Aquarium Strain)

它由一长串蕨类植物状的叶子组成,总长度可达3米。

什么原因限制了单细胞生物的体型

为什么大多数单细胞生物都很小呢?主要是三个原因:

一:表面积与体积比

当物体体积增大时,相比起来表面积增加的并没有那么大,而较大的表面积体积比有利于细胞从外界环境获得营养成分,供细胞内的一系列生化反应。

因此减小体积能极大地保证营养物质的吸收和废物的外排。而单细胞原核生物,一般通过简单的物质扩散来吸收营养物质,以及外排废物。

二:细胞核与细胞质比

三:细胞膜、细胞壁的韧性


单细胞生物除了有一层细胞膜之外,通常还包裹这一层细胞壁。而细胞膜的结构极易受到温度等其他外界调节的影响,甚至是破坏。

所以这三点原因决定了,体积太大并不好。反而是负担。(不翻译的原因是怕翻不准确,所以就没翻)


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科学认识论


答:巨型阿米巴虫是一种单细胞生物,直径超过10厘米,可能是真正意义上最大的单细胞生物;有些课本中把鸵鸟蛋当作最大的单细胞,实际上鸵鸟蛋只能算不完整的细胞;另外,杉叶蕨藻虽然共用一个巨大的细胞,但是内部存在很多细胞核,本质上也不能算单细胞生物。


一个成年人的身体中,有40万亿~60万亿个细胞,绝大部分细胞的直径只有几十微米,难以用肉眼区分出来;人体中最大的细胞当属女性的卵细胞,直径可达200微米(0.2毫米),甚至可以用肉眼看到。

某些神经细胞很长,比如在人体内从脊椎底部到脚底的神经细胞,长度可达1米多,但也只是轴突长,直径非常小。


在2011年,科学家在1万米深的赛琳娜海渊中,发现一种奇特的单细胞生物——巨型阿米巴虫;该生物的单细胞直径可达10厘米,是人类目前发现真正意义上的单细胞生物。

巨型阿米巴虫生活在黑暗、寒冷和超高压的海水中,并适应了重金属环境,人类最深在10640米处发现过该生物的存在,这是少数能在极端深海生存的生物之一。


在某些书籍中,可能会说到鸵鸟蛋是世界上最大的细胞,长度可达15厘米;我们从卵细胞的发育过程来看,哺乳动物的受精卵会逐一分裂,所以单个细胞是很小的,而鸟类的受精卵不会首先分裂,而是整体先发育成一个鸟蛋。

所以你要说鸵鸟蛋是最大的细胞,表面上也说得过去,但是从细胞的定义来看,鸵鸟蛋只能算是不完整的细胞,因为它不具备细胞的完整特征和分裂功能。


在自然界中,还有一种叫杉叶蕨藻的水藻,高度可达30厘米,杉叶蕨藻特殊的结构使得整株共用一个巨大的细胞,但是在这个细胞内拥有很多细胞核,所以杉叶蕨藻并不是真正意义上的单细胞生物,只是在细胞之间没有隔膜而已。

由于单细胞生物随着尺寸的增加,体积呈三次方增加,而表面积呈两次方增长,当体积和表面积之比过大时,单细胞生物吸收物质的速度将会供应不上,这也就限制了单细胞生物的体积上限。


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在我们印象中,单细胞生物大都是非常微小的,肉眼看不到的微生物,真的是这样吗?

可能很多朋友都听说过卵细胞是最大的细胞,比如人的卵子达到了肉眼可见的程度,其直径可达0.1~0.2毫米,也是人体中最大的细胞。然而人的卵细胞和鸟类或者爬行动物动物的卵细胞的个头比起来就差得远了。



一些鸟类和爬行动物下的蛋,里面就主要是一个单细胞,那就是蛋中的蛋黄了,我们可以将鸟蛋中的蛋黄看作一个单细胞,比如鸡蛋的蛋黄,只要它没有受精,那它就是一个单细胞,如果受精的话就成受精卵了,受精卵就会有细胞分裂现象,就不是一个细胞了。


从蛋黄的结构上看,蛋黄表面有一层很薄的膜,叫蛋黄膜,它就是细胞结构中的细胞膜,也是鸡蛋内部结构中最内层的保护结构,里面的蛋黄由黄卵黄与白卵黄以同心圆形成相间排列组成,中间是卵黄心,上面有一个白色的小圆盘,它是由细胞核与一部分细胞质组成,也就是卵细胞的胚盘。胚盘受精后,这个蛋就成了受精卵,在适宜的条件下就能孵化出幼雏了。而蛋黄外面的蛋清、系带、蛋壳、壳膜都是非细胞结构,主要为蛋黄基本一胎提供营养和保护作用。



鸟蛋也是有生命特征的,那么如果将鸟蛋看到一个生物体的话,鸟类中最大的鸵鸟下的蛋就是一个极大的单细胞,当然地球生命史上出现过恐龙,它们下的蛋里面单细胞更大。

如果较真说鸟蛋不是生物体,我们也可以探讨一下有自行活动特征的单细胞生命体,首先说一下喇叭虫和纤毛虫,它们都是自然水域中常见的小生命体,体长在1~5毫米之间,它们的身体结构基本都是一个细胞,相对于动物的肉眼不可见的组织细胞而言,这些单细胞生命体的个头无疑是非常巨大的。





但是,生物学家们发现一些单细胞结构的变形虫体型更大,有的体长可达到5-20厘米,变形虫已是一种很复杂的单细胞生物,但它已经具有很多多细胞生物的能力。


不过更大的单细胞生物是一些藻类和真菌类,有的可以长到长达几十厘米,是不是大的有点没想到?认知已被完全颠覆?然而单细胞生物的冠军应该属于某些蕨藻类植物,比如杉叶蕨藻(Caulerpa taxifolia),它是绿藻门、蕨藻科、蕨藻属的一种,一些水族店里常见的鹿角海藻、绿葡萄藻、大羽毛藻都属于蕨藻属,有些单细胞蕨藻类植物长度可达一米以上。

可能很多朋友都无法理解,单个细胞的生物为什么会这么大?太超乎想象了!要知道蕨藻类植物都是有叶子的,怎么可能是单细胞生物呢?其实蕨藻类植物类似叶子的东西和树叶与草叶有本质上的不同,它们可以收缩体积,褶皱很多,展开看起来就像树叶了。它能借助光合作用收集营养分子,单看这种生物的生长过程,也很类似单细胞生物的生长变化。不过必须指出的是,也有生物学家认为这类植物是多核的,只是细胞之间没有细胞膜而已,因此它更像是多细胞生物。




不管怎么说,有些单细胞生物的体积的确也是很大的,为什么这些单细胞生物的体积可以长得这么大呢?这里面有一种物理现象,就是当物体体积增大时,相比起来表面积增加的并不是很大,较大的表面积有利于细胞从外界环境获得营养成分,所以有一些单细胞生物进化得比较大。但是较大的体积也意味着需要消耗并且排出更多的营养物质,而且单个细胞所能延伸的功能也倾向于极致,这都不利于单细胞生物的存活,因此绝大部分的单细胞生物个头还都是很小的。而且细胞向着更高端进化的时候选择了多细胞功能分化组合的综合功能发展方向,这才有了生物界更多也更高级的多细胞生物。



人类的方向


生物,如果是按照细胞组成的话,那么可以分为单细胞生物和多细胞生物,典型的多细胞生物比如说人以及自然界的绝大多数动物和植物,典型的单细胞动物,比如说粮酒用的酵母菌以及草履虫等。


既然说到了单细胞生物,那么从字面上来看的话,也就是指由一个细胞构成的生物,而这些单细胞往往也不会是单独存在的,而是聚集成堆,形成菌落。地球上的原始生命,最早形成于35亿年前到41亿年前,而最开始出现的生物,就是海洋之中的单细胞生物,原核生物也就是地球上最原始的生物。

第一个单细胞生物出现在35亿年前,而单细胞生物是地球上最初级的却也是最基本的生物,今天地球上的所有生物都是由最原始的单细胞生物演变而来的,单细胞生物根据有没有细胞核还可以分为原核生物和真核生物,最典型的单细胞生物,比如说草履虫、酵母菌、变形虫、衣水藻、眼虫、疟原虫、蓝藻等等,而单细胞生物是很难被肉眼所看见的,一般只有在显微镜下才能够比较清楚地看见它们。但是吧,也并非所有的单细胞生物都很小,有些单细胞生物,其大小可能超乎你的想象。

下面简单列举一下体型最大的一些单细胞生物:

1、喇叭虫


喇叭虫整体看起来像一个喇叭,故因此得名,喇叭虫的外表面遍布纤毛,它的食物主要是细菌、藻类、原生动物等,喇叭虫的种类很多,根据种类的不同,体长也有所不同,比如说梨形喇叭虫体长只有0.2mm,而缪氏喇叭虫体长则可以达到2~3mm,两者体长相差十倍由于,大型的喇叭虫,是可以被肉眼所看见的。

2、伞藻

伞藻是一种蘑菇样子的藻类,属于海生的单细胞生物,可以分为帽、柄和假根部分,细胞核存在于基部,一般细胞的体长可以达到2~5cm,大一点的甚至还可以超过10cm。

3、世界上最大的单细胞生物——杉叶蕨藻

原产于澳大利亚,是一种海生藻类,它大概能长到30厘米,也被公认为是世界上最大的单细胞生物,其实它有点像是多细胞生物,因为它有多个细胞核,但是由于没有明显的细胞膜来作为分界线,所以一般认为它是单细胞生物。


镜像科普


鸵鸟蛋


科报融豫


杉叶蕨藻是一种能长到30厘米长的绿藻,它被公认为世界上最大的单细胞生物,得益于其独特的生物外挂,它有一种蕨叶状结构能增大其表面积,它借助光合作用来收集可作为食物的分子。并且它是多核的,因此它更像是多细胞生物,只不过细胞之间没有隔膜。




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对不起。我是读社会经济的?而不是读生物的。


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最大单细胞,鸵鸟蛋


移情不等于别恋


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