细胞分裂的机制起源

　　在地球生命演化的早期，为何会出现出细胞分裂的特性？有学者提出了细胞分裂的光合起源假说。首先，细胞本质上必须是一个独立的半开放体系，细胞膜允许物质的进出—营养物质的吸收以及代谢物的输出，这是生命个体进化的基础。这样，细胞膜就必须具有选择性的通透性，允许一些小分子化合物（如养分）的进出，但是，大的分子肯定是难以自由通行的。

　　脂双层膜正好具有了这样的选择通透性：水、甘油、色氨酸、一个普通的蛋白质以及钠离子在卵磷脂膜中的相对渗透性分别为109、106、102、1和1，这就是说，双层磷脂膜对大分子和带电离子是不通透的，而小的非带电分子有较高的通透性，因此，这样的半透膜建立了对不同类型（如极性、大小）分子选择性摄取或释放的体系，而生物大分子若在囊泡内形成，则能在囊泡内部很好地保存并行使生命功能。带电粒子不能自由穿越脂双层这一点十分重要，因为如果没有这一特性，H+就不能形成跨膜电位，也就不能用于ATP的合成，更不会有现在生命系统的存在！

　　接下来，如果在前细胞体中发生了有机物质的合成，就会出现新的问题。在一个有限的前细胞体中如果发生光合作用驱动的有机物合成，就必然会导致有机物质在细胞体中的不断增加，也必然会导致细胞的破裂，或许正是这种反反复复的细胞破裂过程（脂质的化学特性决定了它们在水溶液中能自发形成脂双层的球形结构，这是这种过程能不断重复的重要基础）后来演化出生命最重要的机制之一——细胞分裂。因此，能进行光合作用的原始细菌（最初可能没有产氧能力）应该是最先出现的单细胞生物。

　　或者简单地说，为了进行有机物质的合成，细胞膜必须对物质的进出有选择性，特别是它必须保证养分的进入和一部分废物的排出。但是，这也不能解决所有问题，譬如，它如何来处置光合作用生产的有机物的堆积问题呢？可以设想有三种可能的途径：1）细胞不断增大。但事实上，这是不可能的，因为对漂浮于水中的原始细胞来说，细胞的增大就会由于沉降的加速而使它们快速葬身海底的风险聚增；2）细胞将合成的有机物迅速分解，排出体外；3）随着有机物的堆积，细胞一分为二，不断重复新的合成—分裂之过程。显然，生命选择了第3种方案。

　　这种策略似乎与现生细胞体积的周期性变化相吻合：细胞分裂形成的新细胞，最初体积较小，只有母细胞的一半，但它们能迅速合成新原生质，细胞随之增大，到母细胞一般大小时，便可继续分裂，如此循环往复。利用光能不断合成有机物的一个结果就是，要求细胞体积不断增大，如果偶然出现分裂的细胞，而且有一部分存活下来，而且逐渐被记忆（遗传）下来，就能形成细胞分裂。这是一个重要的进化事件，因为能够具有物种特性的生命在本质上必须是一个能自我复制的系统。