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想象一下，有一种生物不仅能吃掉植物，还能“偷”走植物的超能力，把它变成自己的——就像一个小偷不只偷了你的太阳能电池板，还顺便把你家的屋顶改装成了光伏发电站。听起来是不是像某种科幻电影的情节？但在自然界中，这样的“基因黑客”真实存在，它的名字叫做裸海蛞蝓。

这是一种柔软的、外形像叶子的绿色海洋软体动物，它的拿手绝活就是“偷光合作用”。它们的主要食物是一种能光合作用的海藻，而每次进食的过程，不只是吃掉，而是像精准拆解机器一样，把海藻细胞里的叶绿体拆出来、留下来，植入自己体内。更神奇的是，裸海蛞蝓的细胞还能识别并维持这些外来的叶绿体，让它们在体内持续运作。

但这还不够。科学家惊奇地发现，在裸海蛞蝓的基因组中，还找到了来自海藻的“移植基因”——这些基因帮助它维持叶绿体的工作，就像给偷来的设备配上说明书和维修手册。换句话说，这是一种动物成功“借用植物的代码”来实现光合作用的真实案例，把自己活成了“半植物”状态。

就是这种“拿来主义”的策略，不仅让裸海蛞蝓省去了觅食的麻烦，只需晒晒太阳就能获得能量，也让它成为自然界里最不讲武德的光合作用“外挂玩家”。

实际上，拿来主义在自然界中普遍存在。甚至可以说，如果不是“拿来主义”，地球上所有的复杂生命，可能都还是在海洋中飘荡的单细胞原核生物。

在大约38亿年前，8亿岁左右的地球上开始出现简单的生命——古菌和细菌。它们都是没有细胞核细胞器的单细胞原核生物。因为一场意外，它们开始由简单向复杂转变——

22亿年前，一个叫做海姆达尔的贪吃古菌吞噬了一只阿尔法变形细菌，不过捕食不是那么顺利，被吞进古菌细胞里的细菌没有被完全消化，而是保留了大部分的功能，化身成为线粒体。这是我们现在所有真核生物的共同标志。

（注：线粒体通过转化糖、脂肪、蛋白质等营养物质，为细胞提供可直接利用的能量。）

有了线粒体能量工厂的加持，古菌得以更加专注于捕食和生长，食物来源日渐增长，细胞体积也越变越大；而有了古菌的保护，线粒体没了安全和捕食方面的困扰，生活满意度同样大幅提升。就这样，两种微生物因为意外走到了一起，并且通过“内共生”（endosymbiotic）这种方式，演化出了更高一级的生命形式，也就是我们每个人的祖先——真核细胞。

但实际上，「内共生」在整个生命进化史上的地位，远不止为真核细胞提供一两个新的细胞器，或者增加了几种功能这么简单。它最关键的作用是打破了古菌和细菌这两大类简单生物之间的生殖隔离。 生物体的每一种新本领都来源于基因突变。但是想要凭借突变的方式，获得某种完整的能力，往往需要经历漫长时间的积累以及莫大的幸运。所以在古菌和细菌这些简单生命中，一种叫做水平转移的基因交流，发生频率非常高。

这个名字听起来很复杂，但实际上它就是基因层面的抄作业。本着拿来主义的原则，把其他细胞已经突变好了的基因直接抄一份放到自己细胞里，古菌和细菌就能瞬间掌握新的本领，从而脱颖而出，获得额外的生存竞争优势。 但是由于古菌和细菌的基因结构存在巨大差异，所以基因水平转移只能在古菌之间或者是细菌之间发生。一旦古菌和细菌接纳了对方的基因，就好像是抄作业抄串了科目，物理答案写到了历史卷子上，不但起不到作用，还有可能会产生其他的不良后果。  

22亿年前的意外使得真核细胞同时拥有了对古菌和细菌两大类微生物基因的解读能力。凭借着这种能跨物种进行基因交流的优势，真核细胞的基因组在很短时间内膨胀了1000倍，细胞体积也比以前大了三个数量级。而后来的多细胞生物，以及更复杂的组织器官形成，也都离不开这种兼收并蓄的基因借鉴能力。 除了线粒体之外，另外一个对整个地球生命演化至关重要的细胞器，叶绿体，同样源于内共生。

16亿年前，真核细胞早已经蓬勃发展，其中一些细胞胃口大开，经常会把生活在水里，靠晒太阳生活的蓝藻吞进肚子当饭吃。同样因为意外，有些蓝细菌没能被顺利消化，反而是开开心心在这些真核细胞内部安营扎寨，过起了日出而作，日落而息的农夫生活。它们就是最早一批的叶绿体。自此，真核生物里也有了第一批自养生物：绿藻、红藻还有青光藻。像我们大家非常熟悉的紫菜还有海带，其实都是最早那批红藻的后代。

在此之后，又过了大概十亿年，有些勇敢的绿藻开始和生命力极端顽强的真菌携手，尝试去探索陆地的风景，最终，在经历了千百轮生死考验和基因融合之后，成为了今天的绿色植物。而我们今天看到的每一片树叶，每一棵小草身上的那抹绿色，都源于远古时期真核细胞与蓝细菌之间的那一场内共生。

一直到现在，“拿来主义”也是各种生命的生存策略。 比如萤火虫。很多萤火虫体内都有一种叫做萤蟾素（lucibufagins，LBGs）的类固醇毒素。这种毒素和蟾蜍身体表面的毒素很相似，能够破坏其他动物细胞膜两边的离子平衡，从而产生强烈毒性。所以为了自保，无论是会闪光的萤火虫成虫，还是他们的卵、幼虫以及还没熟的蛹，全都含有萤蟾毒素。 但是合成毒素费时费力、消耗巨大，所以在萤火虫家族里有一种叫做女巫萤（Photuris）的特殊品种，剑走偏锋，想出了一个能最低成本增强毒性的好办法。这种萤火虫能够惟妙惟肖的模仿另一种东部萤火虫（Photinus pyralis）的发光频率，通过发射雌性东部萤火虫的求偶信号，把这个品种的雄性萤火虫骗到自己身边吃掉，然后顺便夺取对方体内的萤蟾毒素。正是靠着这种萤火虫版的“仙人跳”和“拿来主义”，女巫萤可以轻松积累更强毒性，从而更有效地威慑像鸟类和蜥蜴这些天敌，赢得更高的生存几率。 

再比如脊椎动物剧毒之王：金色箭毒蛙（Phyllobates terribilis）。它皮肤上分泌出来的箭毒蛙碱（Batrachotoxin）属于神经毒素，可以阻断神经信号的传递，会导致肌肉麻痹、呼吸衰竭和心脏骤停。它的毒性非常剧烈，一毫克箭毒蛙毒素就可以杀死1万只小白鼠，或者10~20名成年人；而每只金色箭毒蛙身上至少有2毫克的毒素，杀伤力之大，可想而知。 虽然是“毒王”，但实际上，金色箭毒蛙本身根本就不会合成毒素。它的毒全都是靠“拿来主义”。 金色箭毒蛙从小就以蚂蚁、蟋蟀这些含有生物碱的小动物为食，会在吸收、代谢以后，将其中一部分精挑细选出来的毒素浓缩到自己的皮肤腺体里，这才成了剧毒之王。如果人工饲养箭毒蛙，喂不含毒素的饲料，它就只是一只美丽无害的小青蛙。  

我们人类其实也一样。如果不是“拿来主义”，人类可能只能像卵生动物一样繁衍。人类胎盘中控制细胞侵入子宫内膜的关键基因，实际上来自于古老的内源性逆转录病毒。数百万年前，这些病毒感染了我们的祖先，将自己的基因序列整合到了宿主DNA中。随着时间推移，这些病毒基因被驯化，开始为宿主服务，最终演变成了控制胎盘形成的关键元素。没有这些从病毒那里“拿来”的基因，这些前病毒基因不仅帮助胎盘细胞侵入子宫内膜，还产生能够抑制母体免疫系统的蛋白质，让胎儿这个“半外来物种”能够在母体内安全生长。

我们总以为，生命进化靠的是独立创新、不断突破；但实际上，历史上最激动人心的一次“技术革命”却来自于吃掉别人、偷师成功的“拿来主义”。

从线粒体到叶绿体，从萤火虫的假扮诱捕到箭毒蛙的毒素借壳上市，再到人类赖以繁衍的胎盘——生命史上的每一次跃迁，几乎都绕不开一个事实：成功的生物，往往不是最能独立奋斗的，而是最会“抄作业”的那群。

在生命的漫长历史长河中，没有什么是完全原创的，万物皆是相互借鉴、拼凑和重组的结果。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：李旭 中国科学技术大学副教授 中国生物化学与分子生物学会会员

审核：黄乘明 中国科学院动物研究所 研究员

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

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