单细胞生物
| 单细胞生物 | |
|---|---|
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| 解剖实体类別 | |
| 上级分类 | 生物、特别解剖实体  |
| 拥有特性 | unicellularity、生理状况 |
| 相對概念 | 多細胞生物 |
单细胞生物（unicellular organism，也称single-celled organism）指只由单个细胞组成的生物，和多细胞生物相对。单细胞生物能独立完成新陈代谢及繁殖等活动。单细胞生物的结构层次只有细胞，没有动植物包含的组织、器官和系统。地球上最早的生命大约在距今35亿至38亿年前形成。[1][2]
生物可以分为两大类：原核生物和真核生物。大多数原核生物是单细胞的，分为细菌和古菌。许多真核生物是多细胞的，但有些是单细胞的，如原生动物、单细胞藻类和单细胞真菌。虽然某些原核生物以群落形式生活，但它们并不具有不同功能的特化细胞；每个细胞必须独立完成所有生命过程。
大多数多细胞生物具有单细胞的生命周期阶段。例如，配子是多细胞生物的生殖性单细胞。[3]有些生物是部分单细胞的，如盘基网柄菌。此外，单细胞生物可以是多核的，如蕨藻属、疟原虫属和黏菌。
演化假说
生命起源在很大程度上仍然是个谜。原始的原初生命体被认为是现代单细胞生物的前身。
根据RNA世界假说，早期的RNA分子可能是催化有机化学反应和自我复制的基础。[4]
区室化对于化学反应的发生以及与外部环境的区分是必要的。当两亲分子（如脂质）被置于水中时，疏水尾部聚集形成胶束和囊泡，亲水端朝外。[5]原始细胞可能利用自组装的脂肪酸囊泡来分隔化学反应和环境。
原核生物
原核生物缺乏膜结合的细胞器，如线粒体或细胞核。[6]大多数原核生物有一个不规则的含DNA区域，称为类核。[7]
细菌
细菌是地球上最古老的生命形式之一，几乎无处不在。[8]许多常见细菌含有质粒，即独立于细菌染色体的短环状自我复制DNA分子。质粒可携带编码新能力的基因，如抗生素耐药性。[9]细菌主要通过二分裂进行无性繁殖。然而，约80种不同物种可进行称为自然遗传转化的有性过程，用于在受体细胞中修复DNA损伤。[10]
光合蓝菌被认为是最成功的细菌，它们通过产氧改变了早期地球的大气。[11]叠层石是由蓝菌及相关细菌群落留下的碳酸钙和沉积物层状结构，西澳大利亚发现了距今约34.3亿年的叠层石化石。
古菌
古菌在外观上通常与细菌相似，但在膜结构和核糖体RNA上存在显著分子差异。[12]通过核糖体RNA测序发现，古菌很可能在细菌之前分支出来，并且是现代真核生物的前身。
一些古菌栖息在地球上生物最难以生存的环境中，包括：
- 嗜热菌：最适生长温度50–110 °C，如Pyrobaculum、Pyrococcus。[13]
- 嗜冷菌：最适生长温度低于15 °C，如Methanogenium。[13]
- 嗜碱菌：最适生长pH大于8，如Natronomonas。[13]
- 嗜酸菌：最适生长pH小于3，如Sulfolobus。[13]
- 嗜压菌：偏好高达130 MPa的高压，如深海环境中的Methanococcus。[13]
- 嗜盐菌：在0.2 M至5.2 M NaCl的高盐浓度中最适生长，如Haloarcula。[13]
产甲烷菌是古菌的重要亚群，能利用氢将二氧化碳还原为甲烷，是唯一已知能产生甲烷的生物。[14]
真核生物
真核细胞含有膜结合的细胞器，如线粒体、细胞核和高尔基体。原核细胞大约在20至14亿年前过渡为真核细胞。[15]内共生学说认为线粒体和叶绿体具有细菌起源，两者都含有自己的DNA和细菌样核糖体。线粒体可能起源于类似立克次体的物种，叶绿体则很可能是蓝菌的后代。真核生物通过有丝分裂和减数分裂繁殖。[16]
原生动物
原生动物主要通过运动方式定义，包括鞭毛、纤毛和伪足。[17]在一套分类系统中，原生动物门下目前有七个门：眼虫门、变形虫门、领鞭毛虫门、沟鞭藻门、渗养门、微孢子虫和槽虫门。[18]
纤毛虫（如草履虫、喇叭虫和钟虫）利用纤毛运动，几乎在所有有水环境中广泛存在。许多纤毛虫具有刺丝泡，可用于捕获猎物、固定或防御。一些原生动物的例子包括：利用伪足取食的变形虫（如导致阿米巴痢疾的溶组织内阿米巴）和导致疟疾的疟原虫。
单细胞藻类
单细胞藻类类似植物，含有叶绿素，能够进行自养。[19]主要类群包括：
- 眼虫藻门（Euglenophyta）：鞭毛类单细胞藻类，常出现在淡水中，缺乏细胞壁，可为混养。[19]
- 绿藻门（Chlorophyta）：淡水中常见的单细胞藻类，被认为与陆地植物的演化关系最密切。[20]
- 硅藻（Diatom）：具有硅质细胞壁的单细胞藻类，是海洋中最丰富的藻类形式，约占全球海洋初级生产的40%，产生约25%的世界氧气。[21]
- 甲藻（Dinoflagellate）：鞭毛单细胞藻类，可导致赤潮，部分物种能生物发光。[20]
单细胞真菌
单细胞真菌包括酵母。酵母通过有丝分裂繁殖，许多使用出芽生殖。[22]酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）发酵碳水化合物产生二氧化碳和酒精，用于啤酒和面包制作。S. cerevisiae也是重要的模式生物，用于研究癌症、神经退行性疾病以及细胞周期。[23]
肉眼可见的单细胞生物
大多数单细胞生物为显微尺寸，被归类为微生物。然而，某些单细胞原生生物和细菌是宏观尺寸、肉眼可见的。例如：
- Brefeldia maxima（一种黏菌），表面积可超过一平方米，重约20公斤[24]
- 异孔虫（Xenophyophore），原生动物门有孔虫，Syringammina fragilissima直径可达20厘米（7.9英寸）
- Valonia ventricosa（一种绿藻），直径1至4厘米[25]
- 蕨藻属（Caulerpa），藻类，可长达3米[26]
- Thiomargarita magnifica，已知最大的细菌，长度可达20毫米
- Gromia sphaerica，变形虫，5至38毫米[26]
分类说明
单细胞生物包括所有古菌、细菌和很多原生生物。根据旧的分类法，很多动物、植物和真菌多是单细胞生物。按《中国大百科全书》（80年代版本）分类型，单细胞生物是包括了原核生物和原生生物两个界的总界，而多细胞的真菌是自成界，并和动物与植物合称多细胞生物总界。
因为不少原生生物和接近自己的多细胞生物差距，小于其和原核生物间差距，所以单细胞和多细胞现在不再被视为有效的分类域或界。单或多细胞生物的分类只是描述性的，并不能提供任何亲缘、新陈代谢、构造和习性方面的信息。单细胞生物亦不等于微生物，后者包括病毒和一些微小的多细胞生物，而世界上还有少数大到肉眼可见的单细胞生物。
参见
参考资料
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