你和一棵橡树有一个共同点：你们都很大。与病毒和细菌不同，你和一棵橡树都由数万亿个细胞组成。你和一棵橡树还有另一个共同点：你们都始于一个单独的细胞，然后这个细胞反复分裂，其子细胞在此过程中分化以产生组织。在你这边，它们变成了骨骼、肌肉、肝脏等等。在橡树这边，细胞变成了树皮、叶子、根。你和一棵橡树还有第三个共同点：你们都从单细胞祖先进化而来。近年来，通过分析各种物种的DNA，科学家们一直在缩小植物和动物最接近的微生物亲属的范围。对于动物来说，证据指向一种叫做领鞭虫的原生动物。对于植物来说，一些绿藻谱系正逐渐成为最接近的亲属。一旦科学家们找出这些亲属是谁，他们就可以着手解决大物体如何从小物体进化而来的难题。多细胞动物是如何从不长身体的祖先那里进化出用于发育的基因的？事实证明，部分答案是至少有些基因早已存在于单细胞祖先中。一项新研究着眼于植物的进化。根据化石记录，陆生植物在4.75亿年前从藻类进化而来。最早的植物类似于今天的地钱和苔藓——这并非巧合，它们属于现存植物最古老的分支。虽然苔藓和橡树看起来可能没有太多共同点，但它们共享一个非常重要的特性。它们都能产生可以不对称分裂的细胞，形成可以向上生长的芽。这种器官，被称为分生组织，使陆生植物不仅仅是一片黏滑的藻类。它们可以是三维的。成为三维给早期陆生植物带来了许多好处，例如，让它们能够从水中升起，同时减少它们的表面积与体积比以减少水分流失。2003年，法国科学家报告了在苔藓中发现身体构建基因。当苔藓长出芽时，它们的细胞使用六个相关基因，科学家将其命名为BIP1到BIP6。在苔藓出芽之前，没有BIP基因在苔藓细胞中活跃，当BIP基因被敲除时，苔藓细胞无法形成三维结构。加拿大研究人员现在已经在其他物种中寻找类似的BIP基因。他们在陆生植物中发现了它们，例如玉米和水芹，这支持了这些基因自陆生植物首次变为三维以来在陆生植物生长中发挥了关键作用的观点。科学家们在陆生植物之外没有发现这些基因——除了绿藻的一种，绿色中胚藻。事实证明，绿色中胚藻也是陆生植物最接近的亲属之一。（该论文正在《分子生物学与进化》杂志发表；您可以从主要作者的出版物页面免费获取PDF文件。）绿色中胚藻是一种不起眼的小藻类，因此它显然不会使用其BIP基因长成高大的树木。它究竟如何使用这些基因仍有待发现——毕竟，这些基因本身也才刚刚被发现。但解释这些新发现最合乎逻辑的方式是，陆生植物的单细胞祖先在将其用于三维生长之前很久就已经拥有BIP基因。科学家们指出，绿色中胚藻及其陆生植物亲属都有许多BIP拷贝。这是进化中的常见模式。基因会意外复制，自然选择有时会青睐拥有大量额外拷贝。当绿藻首次从海洋转移到淡水时，复制的BIP基因可能受到青睐以帮助它们适应新家。后来，陆生植物在这些绿藻的一个谱系中进化，它们利用了一个或多个BIP基因进行三维生长。陆生植物进化出更多的BIP拷贝用于生长，然后在后来的谱系中，其中一些基因又被再次利用用于新的用途。这种复制和利用的模式反复出现，从微生物到人类。它甚至出现在另一个从小到大的转变中：动物的进化。在动物用于构建多细胞身体的工具中，它们需要通信设备，以便相邻细胞可以相互交流并协调它们的生长。领鞭虫，动物最接近的单细胞祖先，拥有与动物用于这种交叉对话相同的基因。换句话说，动物的单细胞祖先已经拥有了它们的后代用来构建大型身体的一些设备。这只是你和一棵橡树共同点的又一个例子。更新 2/20 下午3点：将475年改为4.75亿年。朋友之间百万算什么？（感谢Gal Haspel。）
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