原核与真核之分(prokaryote-eukaryote divide)
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所有的细胞生命都可归入两大建筑风格,而它们的区别归结为一个问题:DNA是不是被关进了一个细胞核里?没有细胞核的细胞是原核生物,这个词字面意思是“在核之前”;有真正细胞核的细胞是真核生物,意思是“真正的核”。这一项布局上的差别,会层层放大成两类细胞在“如何生活、如何读取自己的基因”上无数的不同。
一个原核生物,比如一个细菌,把它通常呈环状的基因组松散地放在细胞里,外面没有包被的膜,内部也几乎没有分隔的小室,而且它通常很小,直径大约只有千分之一毫米。因为没有细胞核,转录和翻译在同一个空间里同时发生:信使RNA还在被制造的时候,核糖体就可以开始读它了。一个真核生物,比如酵母、植物或动物的细胞,则把它大得多的基因组打包成一条条线性的染色体,关进一个有膜包被的细胞核里,并且还有线粒体等许多别的小室。在这里,转录发生在细胞核内,翻译发生在外面的细胞质中,这就把两个步骤在空间和时间上分开,并在中间腾出了进行精细RNA加工的余地。
这道分界线对后面几乎所有内容都重要,因为两组生物的分子机器和调控方式都不一样。细菌的基因常被打包成一个个操纵子,作为一个单元一起读取;真核生物的基因通常一个一个地读、被内含子打断、并缠绕在蛋白质上形成染色质。知道自己面对的是哪类细胞,就能事先大致判断出:它的信息将如何被储存、复制和读取。
在肠道细菌大肠杆菌(E. coli)里,核糖体会扒住一条信使RNA,在这条RNA还没造完时就开始制造蛋白质。在你自己的细胞里这是不可能的,因为RNA必须先离开细胞核,才能到达核糖体。
没有细胞核,意味着转录和翻译可以一起进行——这只发生在原核生物里。
“原核生物”是一个有用的描述性标签,但它并不是一个单一的演化类群:它把两个非常不同的域——细菌(Bacteria)和古菌(Archaea)——混在一起,而这两者彼此之间的亲缘关系,并不比其中一方与我们之间更近。