世上生物若以數量計,單細胞微生物可是遙遙領先,但以種類計,卻不見得比多細胞生物多。地球生命的出現,由簡入繁;問題是:單細胞生物活得好好的,為什麼要結合成多細胞?最小的多細胞生物是哪一種?為什麼沒有由兩、三個細胞組成的多細胞生物?其中是否有什麼空檔?
從化石裡發現的最古老生物,是類似今日細菌一般的原核(缺細胞核)單細胞生物,時間約在三十五億年前。接下來才是有細胞核的真核單細胞生物,時間約在十到二十億年前。事實上,真核生物細胞內的粒線體及葉綠體,即來自共生的原核生物;因此單細胞真核生物已經算是變相的「多」細胞生物了。
在形成真正的多細胞生物之前,單細胞生物早已能形成聚落;只不過這種聚落就算細胞數目再多,體積再大,其中成員要是沒有分化,就算不得真正的多細胞生物。好比許多微生物會在人體牙齒、腸道、泌尿道,以及水管、溪石表面形成生物膜(biofilm)的構造,由細胞分泌的細胞外基質相連,數目可達數百萬以上。這種生物膜可對抗消毒水、抗生素以及吞噬細胞的侵害,要比單獨行動的細菌更能在惡劣的環境下存活。只不過生物膜最終仍會解體,釋放出其中個別的微生物,回復自由之身。所以說生物膜只是單細胞微生物可能存在的形式之一,算不得多細胞生物。
至於最簡單的多細胞生物,據信是屬於扁盤動物門(Placozoa)的絲盤蟲(Trichoplax)。這種生物基本上只有三層細胞(包括四種類型),由上下兩層表皮細胞加上中間類似結締組織的細胞組成,但細胞數卻有數千。感覺上,絲盤蟲與組成聚落的團藻(Volvox)類似,都屬於原始的多細胞生物,其中細胞只有簡單的分化。
目前所知細胞數最少的多細胞生物,可能是線蟲(C. elegans)這種生活在土裡的圓蟲。成年線蟲體內只有九百五十九個細胞(生殖細胞除外),其中包括三百零二個神經細胞,此外還有肌肉細胞、消化系統及排泄系統,可謂麻雀雖小,五臟俱全(唯一缺的是循環系統)。
真正的多細胞生物,其組成細胞可是失去獨立存活的能力,而與整體生死與共,永不分離。對個別細胞而言,這可是做了莫大的犧牲,但也享受了「人人為我、我為人人」的好處。多細胞生物經由分化,讓有些細胞負責吸收外界養分,有些負責排泄廢物,還有的負責輸送物質、移動身體、抵禦外侮及繁殖子代等,要是只有少數幾個細胞,就用不上這許多系統。所以說,自然界看不到由個位數或兩位數的細胞形成的多細胞生物,是沒那個需要及好處,而非有什麼空檔。
原載 2009/07/06 聯副「生之理」專欄