線粒體或者葉綠體有各自的遺傳物質,能進行一分為二的分裂增殖,線粒體或者葉綠體能作為生命的基本單位嗎?


我之前做過三年對葉綠體與細胞核之間信號交流的研究。我們最長說的一句話是,葉綠體和線粒體是半自主性細胞器。如題目所說,這兩個細胞器是有遺傳物質的,但是這些遺傳信息不足以讓葉綠體與線粒體能夠像細胞一樣擁有一個較為完整的生命系統。

首先,這兩個細胞器中大量蛋白質是由細胞核編碼的。舉個例子,葉綠體內估計存在超過四千種以上的蛋白質,而葉綠體基因組之編碼不超過300個基因。也就是說葉綠體正常運轉所需的蛋白質大部分是細胞核編碼的。這些蛋白質在胞質中合成,之後轉運中葉綠體內發揮功能。

其次,葉綠體和線粒體都存在一套RNA轉錄複合體。這一套複合體專門轉錄這兩個細胞器擁有的基因。而且該複合體亞基眾多,有很多基因編碼。這其中很多也是有細胞核編碼。這也說明,雖然葉綠體和線粒體有一定的自主性,仍舊受到細胞核的制約。

再者,細胞核與葉綠體及線粒體有很多信息交流。一方面,細胞核控制著線粒體及葉綠體的行為;另一方面,這兩個細胞器也可以向細胞核進行信息反饋,調控細胞核相關基因的表達。正因為這種相互的信息交流,使得線粒體和葉綠體能夠更好的為細胞服務,同樣的他們也能夠很好的發育生長。

最後,現在科學界普遍認為,線粒體與葉綠體都是由遠古時期單獨細胞演化而來(例如,葉綠體的祖先被認為是單細胞藻類)。之後,通過內共生的方式被其他細胞吞噬,並和諧的互利共存下來。接著在漫長的進化中,為了節約不必要的能量消耗,這兩個細胞器的很多遺傳信息丟失,或者轉移到細胞核中,最終演化成今天的線粒體和葉綠體。

所以,線粒體和葉綠體雖然自身含有遺傳信息,但是這些遺傳信息並不足以讓他們可以如細胞那樣成為單獨生命單位。因為他們只是半自主性細胞器,需要大量細胞核遺傳信息的支持。


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