本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，僅反映作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
地球上存在多少種多細胞生物？ 你知道的，由不止一個細胞組成的生物？ 讓我們看看……植物、動物和真菌。 三種，對嗎？ 錯了。
我給你看“多細胞性代表性多樣起源……”又名圖1，來自《美國植物學雜誌》一月刊上的論文“多細胞性的進化-發育起源”。 我應該強調，這張圖只包括真核生物——其細胞含有稱為細胞核的DNA儲存隔間的生物——而不包括細菌，細菌也多次進化出多細胞性。
這裡的分支長度並非旨在精確。 圖1 來自 Niklas 2013。點選圖片檢視來源。 完全公開：卡爾·尼克拉斯是本文和圖表的作者，他是我大學時的植物學教授（儘管我非常懷疑他現在是否還對我有一點印象）。
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我喜歡看這樣的圖表。 它讓我感覺，即使在我研究生物學這麼多年之後，仍然有一個充滿迷人生命形式的世界等待我去瞥見。 這種情況是有原因的：這是真的！ 更好的訊息是：我們甚至不必離開地球去看到它們。 它們就在這裡，只是在等待你注意到它們。
生物學家實際上對多細胞生物的定義並沒有達成一致，你可能會簡單地將其定義為由不止一個細胞組成的生物。 但與許多生物學事物一樣，在現實世界中，存在很多灰色地帶。 實際上，生物學家在許多基本概念上都沒有達成一致（想引發爭論嗎？ 讓兩位生物學家就“物種”的定義達成一致），這就是為什麼自然選擇進化意義是他們確實達成一致的少數事情之一，這非常具有諷刺意味。
無論如何，根據定義的寬鬆或嚴格程度，多細胞生命在地球上進化了大約 13 到 25 次，其中包括真菌中至少 3 次，以及紅藻、不等鞭毛類和綠藻各兩次，所有這些似乎都是一次性發生的。 此外，上面的圖決不代表所有真核生物。 許多已被遺漏。 儘管如此，這張圖片還是讓你對多細胞多樣性的範圍有了一個很好的感覺，以及多細胞生命已經一次又一次地進化——這意味著它一定賦予了一些顯著的優勢！
這是一份關於此圖中更難理解的名稱的快速備忘單
輪藻——一類類似植物的綠藻。 有些被稱為“石蓴”，類似於早期進化的植物，稱為木賊，另一些鞘藻目是可愛的小型分支細胞簇，它們在水生植物葉子的下側過著安靜而有尊嚴的生活。 許多科學家認為陸地植物是從該類群中一個現已滅絕的成員進化而來的。
綠藻——其餘的綠藻，包括從單細胞衣藻（它會產生粉紅色的雪，正如去年這裡所述）到著名的球形團藻菌落，其中 500 到 60,000 個類似衣藻的細胞聯合起來形成一個空心球。 由於只有少數細胞可以繁殖（即細胞是特化的），許多人認為它是一種多細胞生物。
網柄菌——奇異的生物，其中數千個無定形的單細胞生物，稱為變形蟲，有些密切相關，有些不相關，聚集形成一個巨大的（對於變形蟲而言）粘液狀蛞蝓，爬向合適的位置以釋放其孢子。 孢子從哪裡來？ 當蛞蝓找到它的位置時，它會把自己從蛞蝓變成一個有柄的子實體，其中 20% 的變形蟲無私地犧牲自己來形成柄。 其餘的則變態成孢子； 有些作弊以避免成為柄的食物。 在聚集到蛞蝓之前，單個變形蟲可能會養殖細菌。
粘菌——這些與網柄菌粘菌相似，因為它們是從變形蟲進化而來的。 但與網柄菌不同，兩個變形蟲交配，然後這個單一的生物一遍又一遍地複製自己的細胞核，產生一個巨大的爬行細胞核填充的細胞質袋。 它們可以變得如此之大，以至於被誤認為是狗嘔吐物堆，但大多數都很小，並且產生精美絕倫的寶石般美麗的子實體，就像你可以在我的推特個人資料（以及我原始部落格的標題）的背景中看到的那樣。
真菌——一個迷人、美麗且被忽視的生物王國，具有體外消化功能和由幾丁質（而不是纖維素）製成的細胞壁，就像植物和由植物製成的房屋（你可能住在其中一間）。 雖然許多是腐爛物，但幾乎每種植物都有幾種真菌夥伴寄生在其根部或體內。 沒有它們，陸地植物生命可能永遠不會超越黏糊糊的綠色薄膜階段。 如果你是線蟲，請當心。
紅藻——紅棕色海藻，具有通常複雜的生命週期。 如果你在海邊待過很長時間，你可能見過這些。
纖毛蟲——顧名思義，這些通常是吃細菌的單細胞生物，表面覆蓋著稱為纖毛的微小跳動毛髮，構成推進系統。 但少數纖毛蟲可以形成類似粘菌的聚集體，產生帶有孢子狀繁殖體的柄。 圖片（由 Psi Wavefunction 提供）此處。
“其他不等鞭毛類”——該類群包括各種海藻，包括褐藻。 你知道加利福尼亞海岸外數百英尺高的巨型海帶森林海獺喜歡在所有自然紀錄片中嬉戲嗎？ 褐藻。 該類群中還包括：金藻、黃綠藻和類似真菌的卵菌（哦-哦-我的-座位），也稱為“水黴”。 一種稱為致病疫黴的卵菌引起了愛爾蘭馬鈴薯饑荒，不是真菌。
柄內阿米巴粘菌——類似於網柄菌粘菌，但從家族樹的完全不同的非變形蟲分支進化而來。
在本文的配文中，作者卡爾·尼克拉斯（我的大學植物學教授，如上文標題所示）深入思考了為什麼多細胞性已經進化了如此多次——至少在真核生物的每個主要類群中都進化過一次——多細胞性的要求是什麼，以及生命為實現這一目標所採取的許多不同方式。 藻類、陸地植物、真菌和動物採取的主要途徑似乎是單細胞 → 菌落（鬆散的細胞聯合體）→ 多細胞。 但是，似乎存在另一種途徑，涉及管狀網路或內部有許多相互混合的細胞核的鉅細胞（“管狀/合胞體 → 多細胞”），真菌、那些討厭的卵菌和一些藻類已經採用了這種途徑。
他還注意到，在許多其他觀察結果中，各種多細胞生命形式似乎透過多種手段實現了相同的目的。 例如，所有多細胞生命可能都具有細胞連線——基本上是細胞之間的門——這有助於單個生物體中的細胞相互交談並協調其活動。 但是，構成這些連線的特定化學物質和結構具有許多不同的起源。 對於植物中稱為“葉子”但在藻類生物學家中稱為葉片或葉狀體、苔蘚生物學家中稱為葉狀鱗片、蕨類植物生物學家中稱為葉片的結構來說，情況也是如此。 雖然它們看起來相似並且具有相似的功能，但它們是獨立進化的並且在結構上有所不同。 換句話說，尼克拉斯說，進化似乎作用於古代單細胞生物中的不同基因和基因網路，從而在許多遠緣類群中實現了相同的功能結果。
參考文獻
Niklas K.J. (2014)。 多細胞性的進化-發育起源，《美國植物學雜誌》，101 (1) 6-25。 DOI: 10.3732/ajb.1300314