什么是「原核生物」？
想象一下，地球上最古老的生命形式，那些最简单，也是最先出现的神奇家伙，它们就是原核生物。说白了，它们就是最原始、结构最简单的细胞生物。如果你拿一棵树苗和一棵参天大树来比，原核生物大概就相当于那棵还没长开的嫩芽，一切的基础都在里面，但还没分化出复杂的“器官”。
为啥叫“原核”呢？
这个名字本身就说明了它们的关键特征。咱们先说咱们自己，人类，还有植物、动物、真菌，我们都属于“真核生物”。我们细胞里有个“核”，这个核就像一个独立的“指挥中心”，里面装着咱们的遗传物质——DNA。这个核外面还有一层膜包着，把它和细胞的其他部分隔开，就像一个房间里有个独立的办公室一样。
而原核生物呢？它们就没有这个“核”！它们的DNA（通常是一个环状的DNA分子）就散布在细胞的质膜里面的一块区域，我们称之为“拟核区”。这就像是一个开放式的办公室，DNA就在那里，没有独立的房间分隔开。所以，“原核”就是“没有真正核”的意思。
原核生物的世界有多大？
虽然它们看起来简单，但原核生物简直是无处不在，而且数量庞大得惊人。它们是地球上生命的主力军，无论是在土壤里、海洋深处、热水泉里，甚至是我们身体里，都有它们的身影。我们熟悉的细菌和古菌（Archaea）就是原核生物的两大类代表。
细菌（Bacteria）： 这是大家最熟悉的原核生物了。从我们肠道里帮助消化的益生菌，到导致疾病的致病菌，细菌种类繁多，形态各异。它们有的像小球（球菌），有的像小棒子（杆菌），还有的像螺旋形（螺旋菌）。虽然很多细菌我们一听到就联想到生病，但绝大多数细菌对我们来说是无害的，甚至是有益的。它们在维持生态平衡、物质循环等方面扮演着不可或缺的角色。比如，土壤里的细菌能分解有机物，让植物获得养分；蓝细菌（一种细菌）还能进行光合作用，产生氧气，可以说它们是地球早期氧气的主要来源。
古菌（Archaea）： 这个家族相对来说比较“小众”，但同样重要。古菌在很多方面和细菌相似，都是单细胞、没有核膜，但它们的生化反应和基因表达的某些机制却更接近真核生物。最关键的是，古菌很多都生活在极端环境中，比如高温、高盐、高酸性或者无氧的环境。你想想那些火山喷口附近的温泉，或者死海那样的盐湖，那里就可能生活着顽强的古菌。它们能在我们人类看来极其恶劣的环境中生存繁衍，这本身就是生命适应力的一大奇迹。
原核生物的“装备”有多简单？
就像前面说的，它们最大的特点就是结构简单。咱们掰开了说：
1. 细胞壁： 大部分原核生物都有一个坚固的细胞壁，位于细胞膜外面。这个细胞壁就像房子的外墙，给细胞提供形状和保护，防止细胞因为吸水过多而胀破。不同类型的原核生物，它们的细胞壁成分也不尽相同，比如细菌的细胞壁主要成分是肽聚糖，而古菌的细胞壁成分则更加多样化，甚至有些古菌没有细胞壁。
2. 细胞膜： 这是所有细胞都有的“边界”。细胞膜是一层薄而有弹性的膜，主要由磷脂双分子层组成，里面嵌着各种蛋白质。它就像是一个选择性的“保安”，控制着哪些物质可以进出细胞，保持细胞内部环境的稳定。
3. 细胞质： 就是填充在细胞膜和拟核区之间的“胶状物”。细胞质里溶解着各种离子、小分子，还漂浮着一些“小工厂”——核糖体。
4. 核糖体： 这是原核生物（也是所有细胞）合成蛋白质的地方。它们很小，而且比真核生物的核糖体要小一些，但功能是一样的，就是把DNA上的遗传信息翻译成蛋白质。
5. 拟核区： 前面说过，这里是DNA的“家”。原核生物的DNA通常是一个环状的双链DNA分子，没有被核膜包裹。而且，它们通常只有一个染色体。
6. 质粒（可选）： 有些原核生物的细胞质里还漂浮着一些小型的、环状的DNA分子，叫做质粒。质粒不像主染色体那样携带细胞生存必需的关键基因，但它们可以携带一些特殊的基因，比如抗生素抗性基因，或者编码毒素的基因。质粒的好处在于它们可以很容易地在细菌之间传递，这使得细菌能够快速地获得新的能力，比如对某种抗生素的抵抗力。这对于我们理解细菌的进化和耐药性非常有意义。
7. 鞭毛和菌毛（可选）： 有些原核生物还有一些“附属结构”。比如，有些细菌有鞭毛，就像一条灵活的“尾巴”，可以帮助它们在液体环境中游动，寻找食物或者逃离危险。还有一些细小的、毛发状的结构叫做菌毛，它们可能用于附着在物体表面，或者在细菌之间传递遗传物质（通过一种叫做“接合”的过程）。
原核生物怎么生活和繁殖？
原核生物的繁殖方式非常简单，主要是无性繁殖中的二分裂。也就是说，一个细胞先把自己里面的DNA复制一份，然后细胞慢慢变长，最后中间缢缩一下，就分成两个大小几乎相同的子细胞。这个过程非常快速，在适宜的环境下，一些细菌可以在几十分钟内完成一次分裂。你可以想象一下，如果条件允许，它们的发展速度是多么惊人。
它们获取能量和营养的方式也多种多样，可谓是“十八般武艺”样样精通。
光合作用： 像前面提到的蓝细菌，它们就能利用阳光的能量来合成有机物，就像植物一样，不过它们的光合作用可能没有那么复杂。
化能合成： 还有些原核生物不需要阳光，它们可以利用无机物（比如硫化物、氨气等）的化学能来合成有机物，这些过程往往发生在特殊的、缺乏阳光的环境里，比如深海热泉。
异养： 大多数原核生物是异养的，也就是说它们需要从环境中获取现成的有机物来作为能量和碳源。这包括腐生（分解死去的有机物）和寄生（从活的生物体上获取营养）。
为啥研究原核生物这么重要？
虽然它们看起来简单，但原核生物对整个地球生态系统以及人类社会都至关重要。
生态系统服务： 它们是地球上最主要的分解者，参与了几乎所有的物质循环，比如碳循环、氮循环、硫循环等等。没有它们，地球上的有机物就会堆积如山，生命也无法维持。
生物技术应用： 人类早早就开始利用原核生物了。发酵食品（比如酸奶、奶酪、醋）、生产抗生素、生物修复（利用微生物降解污染物）等等，都离不开细菌的帮忙。现代的基因工程和生物技术，很大程度上也是建立在对细菌基因组和分子机制的深入研究之上的。
医学研究： 很多疾病都是由细菌引起的，研究细菌的致病机制、开发抗生素和疫苗，一直是医学领域的重要任务。但同时，我们也要警惕细菌的耐药性问题，这需要我们不断地深入研究。
探索生命起源： 由于原核生物是地球上最古老的生命形式，研究它们的基因组、生理生化特性，可以帮助我们推测早期地球生命是如何演化的，以及生命最初是如何诞生的。
所以，下次你想到生命，不妨想想那些看不见摸不着，却默默支撑着整个地球生机的原核生物。它们虽然没有复杂的“核”，没有精密的细胞器，但它们以最简单、最顽强的生命形式，书写了地球生命史上的辉煌篇章，并且至今仍然是地球上不可或缺的构成部分。它们的存在，让我们对生命的神奇和多样性有了更深的敬畏。
网友意见
原核生物是由原核细胞组成的生物，“原核”指这些细胞用以储存遗传信息的 DNA 通常没有核膜包裹；浮霉菌门的一些细菌有核膜，但其细胞核的形态与大小经常剧烈变化。
原核生物通常是单细胞生物，丝状蓝菌、丝状硫细菌、多细胞趋磁原核生物等类型为多细胞生物，粘细菌在生命周期中有多细胞的阶段。
原核生物在三域系统下分属细菌域与古菌域，“原核域”已经不提了。
推测现存生物的最后共同祖先（LUCA）是原核生物，或是结构比原核生物更简单的生物。真核生物可能起源于古菌，可能涉及古菌与细菌的内共生、若干病毒的感染及其引起的水平基因转移，细胞核有可能来自其它膜性细胞器或细胞膜内折，有可能来自病毒导入的基因，或是干脆就起源于病毒工厂。
原核生物在地球上留下的化石至少能追溯到约 34.8 亿年前[1]。2017 年，科学家在加拿大魁北克的岩石中发现了 37.7 亿年前~42.8 亿年前的筒状微小纤维构造，可能是远古海底热泉喷口处生物的活动痕迹[2]。2018 年，有研究根据分子钟将最后共同祖先生活的年代设置到了 45 亿年前[3]。
一些原核生物有许多奇妙的能力，可以参照此处：
原核生物的核膜
浮霉菌门(Planctomycetes)细菌有复杂的胞内膜结构，其中出芽菌属(Gemmata)的隐球出芽菌 Gemmata obscuriglobans 等物种有核膜[4]。
原核生物的膜性细胞器
与核膜的情况类似，过去人们声称原核生物没有膜性细胞器，其实是他们的显微镜看不见浮霉菌门的厌氧氨氧化菌体内的膜性细胞器（厌氧氨氧化体 anammoxosome）。“原核生物和真核生物的根本区别就是有无以核膜包被的细胞核”之类想法主要来自当年人们使用的显微镜的性能太差。
可以参照：
Strous M, Pelletier E, Mangenot S, Rattei T, Lehner A, Taylor MW, Horn M, Daims H, Bartol-Mavel D, Wincker P, Barbe V, Fonknechten N, Vallenet D, Segurens B, Schenowitz-Truong C, Médigue C, Collingro A, Snel B, Dutilh BE, Op den Camp HJM, van der Drift C, Cirpus I, van de Pas-Schoonen KT, Harhangi HR, van Niftrik L, Schmid M, Keltjens J, van de Vossenberg J, Kartal B, Meier H, Frishman D, Huynen MA, Mewes HW, Weissenbach J, Jetten MSM, Wagner M, Le Paslier D. Deciphering the evolution and metabolism of an anammox bacterium from a community genome. Nature, 2006, 440(7085):790-794.
参考
- ^ https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2013.1030
- ^ http://eprints.whiterose.ac.uk/112179/1/ppnature21377_Dodd_for%20Symplectic.pdf
- ^ http://palaeo.gly.bris.ac.uk/donoghue/PDFs/2018/Betts_et_al_2018.pdf
- ^ Fuerst, J. A., & Webb, R. I. (1991). Membrane-bounded nucleoid in the eubacterium Gemmata obscuriglobus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 88(18), 8184–8188. https://doi.org/10.1073/pnas.88.18.8184
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