進化論或者現代學術界怎麼證明多細胞生物是從單細胞生物演化來的？

01-02

有沒有過硬的證據。我是說，在不用「也許、可能、大概」這些詞的情況下，怎麼證明。
或者說，怎麼證明單細胞生命可以演變成雙細胞生命並且可以穩定遺傳？

找到了一些精力，詳細回答一下。這本質上是一個思維方式的問題。

進化論的構建過程，大致是這樣的：

人們發現世界有很多生物，認為它們是上帝硬點的。
後來發現得越來越多，就產生了傳統的系統分類學。
逐漸人們發現，生物的分類有某種相似關係。而且隨著考古學的發展，發現古代生物和現代生物不一樣，但也有一些類似於發展的聯繫。
感覺上帝硬點這事太牽強了，不如說是進化的。
現代分子生物學發現了遺傳、變異的生化機制，進化論在生化底層是可行的。

關於平時說的這些概念：

生物是進化的：這是對自然現象歸納的結果；
單細胞生物進化到多細胞生物：這是理論的合理外推；
生命經歷了從無到有的變化，它要麼從無生命物質自發產生，要麼由超自然力量硬點出來。在這裡引入超自然力量，並沒有提供額外的解釋力，所以我們不引入它，這是理論的簡潔性。
雖然我們提供了一些可能的生命起源方式，但我們並不知道它的確切方式。因為一來原始海洋環境並不能確切知道，你山寨的環境肯定不一樣；二來畢竟沒有做出從有機物「湯」自發變成生物的全過程，只是做了其中的一些環節。所以這些是猜想、假說。
說生命起源於海洋，是因為這有一定的合理性，比如液體才能提供生化反應的環境、液體懸浮起來方便。所以這是一種合理的猜想/假說。

猜想、假說的存在，並不能否認理論體系的合理性，除非你明確地闡述了：

這個理論在用來解釋這些猜想、假說的時候，是有障礙的。
我這個新理論在解釋這些的時候，比你這個理論高到不知哪裡去了。

如果你做到了第一點，你就推翻了原有的理論體系，可以青史留名；如果你做到了第二點，你就擴展、重構了原有的理論體系，可以把照片掛在中小學實驗室的牆上。

然而題主的想法是這樣的：

你不能給每一個東西做實驗驗證，居然要靠外推，你是弱雞！
你竟敢猜想，你的理論一定是騙人的！
你竟然拿歸納的理論反過來推導別的現象，你是循環論證！

我只能鼓勵題主繼續把這種思路帶到將來的工作中去，並努力堅持。

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懶得認真回答這種問題，因為：

我懶。
這類問題隨時可以組織出無數個來，顯然絕大部分都不是人類研究過的。然而這根本沒有什麼卵用：證明進化論錯誤，需要指出一個現象「肯定不是進化」的，而不是隨便找一個「無法回答」的，因為地球人沒那麼蛋疼地研究過。

我就想知道：

神創論——或者任何形式的創造論——如何解釋地球生物明顯的從簡單到複雜、從粗鄙到精細的發展過程？神閑得蛋疼，沒事就推倒重來一遍？
到底是什麼鬼畜的力量，偏偏能夠阻止這種進化的發生？

其實我可以立即解答：

神的目的不能被人理解，比如，祂是為了宇宙和諧。
神的力量不是人可以領悟的，人家就能做到。

（攤手）

有沒有過硬的證據。我是說，在不用「也許、可能、大概」這些詞的情況下，怎麼證明。

「可能、也許、大概」是宇宙本質。

先說可以說明多細胞來自於單細胞的證據。

1.化石證據。生物化石遺迹越來越複雜

2.形態學證據。原生動物群體的行為與多細胞有類似之處

3.胚胎學。

關於單細胞如何進化成多細胞生物，存在以下假說。

1.群體學說。包括以下假說

a 赫爾克原腸蟲說。

b 梅切尼科夫吞噬蟲說

c 扁囊胚蟲學說

2.合胞體學說，認為多細胞生物來源於多核單細胞的分化

3.共生學說，認為不同的原生動物在一起形成多細胞生物

可能題主不知道中生動物的概念。他們細胞很少，分化程度也很低，最關鍵的是，DNA中G和C的含量與纖毛蟲這種原生動物相當。

吃瓜群眾強答一下。

問題其實還算是個好問題，雖然提問者感覺是並不一定是沖著想要答案的目的提問的……

單細胞生物向多細胞生物的演化至今也是演化生物學研究中的熱門問題，也是一個內容龐雜的BIG DEAL，其中涉及系統發育、分子生物學、比較生物學等多個研究領域。

抱磚引玉的嘗試簡單回答一下吧，畢竟自己對這個問題關注不夠知道得不多，只說自己知道的一點點微薄的知識，知識可能比較陳舊，廣度也不太夠。

這個問題其實可以分成以下幾個問題。

1.多細胞和單細胞這兩個特徵，哪個更為原始？

從目前已獲得的化石證據來看，單細胞生物在地球上的歷史要更為悠久。最早的單細胞生物大約出現於35億年前，而目前已發現的最為原始的多細胞生物的痕迹在我印象中大概是21億年前。

圖：加彭的弗朗斯維爾生物化石群

2.多細胞生物是起源自單細胞生物嗎？

答案是「是的」。想要解答類群的起源問題，比較通用的方法是對單細胞的生物類群和多細胞的生物類群進行系統發育重建，同源和共同祖先問題的解決也是之後其他相關研究的立論基礎。在近年的相關研究中，雖然由於基因標記、分析方法、類群選取等因素造成研究者的結論上有所出入，但多細胞生物起源自單細胞生物這一點目前是毋容置疑的。

3.多細胞這一特徵是單次進化的結果嗎？

答案是「不是」。當然最初可能是有人這麼想過，畢竟「單細胞生物」、「多細胞生物」這種名稱可能產生一種誤導性。事實上，多細胞生物並非一個單系的生物類群，而多細胞性也並非單次起源。僅是在真核生物中，多細胞性就已經有至少25次以上的獨立起源。而在原核生物中，也存在著多細胞性的獨立起源。

圖中黑色部分代表多細胞性在該生物類群中的佔比。

4.多細胞性的起源機製為何？

這個問題已有答主列出了相關的假說。我這裡稍微補充一句話，由於多細胞性獨立起源次數非常多，因此這些假說並非互斥而有可能同時成立。

5.如何去探究多細胞性的起源機制？

一般來說是通過實驗手段和比較生物學的手段去探索潛在的機制，或是去印證前人所提出的假說。

由於多細胞性在真核生物的系統發生樹上極為廣布，並且獲得多細胞性的機制在各類群間各不相同，那麼這一特徵很可能是在特定的條件（選擇壓力、環境因素等）所引起的趨同演化，又或者是這一特徵的獲得在分子遺傳上的難易度相對較低，也可能是多種因素的結合。所以存在通過實驗的手段將現生的單細胞模式生物向多細胞群體轉化，從而探究單細胞向多細胞生物轉化的途徑和機制的可能性。這幾年來，我印象比較深的是 Ratcliff 和 Travisano 的組使用釀酒酵母 Saccharomyces cerevisiae 做的一系列相關實驗研究。在2012年，這一研究組成功的將普通的單細胞釀酒酵母轉化為多細胞的細胞簇而非隨機黏連的細胞群：在細胞簇中的細胞互相關聯，它們隨著細胞分裂而保持連接；存在細胞簇大小限制及內部群體程序性細胞凋亡。隨後在2015年這一研究組揭示了這種細胞簇的形成與轉錄因子ACE2之間的聯繫：當轉錄因子ACE2失活，則釀酒酵母形成雪花狀多細胞群落，當轉錄因子ACE2功能化，這一群落現象又再次消失。

圖c中右上為ACE2 knockout，左下為原本就缺少ACE2，右下為將具功能的ACE2導入。

將單細胞生物向多細胞生物轉化的實驗這一思路是沒有問題的，但也存在著局限性。由於多細胞性的多次獨立演化，其內在機制多樣化程度高，而實驗室條件下產生新的多細胞的機制最多是一條通往多細胞的可能途徑，而這一途徑和自然歷史中實際的多細胞獲得歷程不必然一致。因此，也有必要對實際存在的多細胞生物進行研究。這類研究近年來隨著測序技術的發展和測序成本的降低也開展的很快，並刷新了不少人們不少既有的認知。比如以前人們認為，多細胞動物在多細胞化這一歷程中重要的細胞黏連、信號轉導等功能相關的基因toolkit應該是在後生動物Metazoa的祖先中出現的，而現在的研究結果則顯示這些pathway中的許多基因要更為悠久，遠在一些單細胞的原生動物中就有存在；而Hanschen研究組則通過對僅有16個細胞的 Gonium pectorale的基因組測序和比較生物學分析發現了retinoblastoma細胞周期調控因子與單細胞生物群落化以及綠藻演化歷史中多細胞化歷程之間的聯繫。

圖：僅僅16個細胞的Gonium pectorale，由於多細胞化特性獲得較晚，加上綠藻中存在很多具可比較性的其他生物類群，因此近年來是多細胞化研究領域的熱門生物。

吃瓜人也只能答到這裡了，拋磚引玉等大牛。

至於題主說的不要用「可能、也許、大概」這樣的字眼，用這種字眼正是科學嚴謹性的體現啊……

參考文獻：

Grosberg R.K., Strathmann R.R. 2007. The evolution of multicellularity: A minor major transition?

El Albani A., et al. 2010. Large colonial organisms with coordinated growth in oxygenated environments 2.1 Gyr ago.

Parfrey L.W., Lahr D.J.G. 2013. Multicellularity arose several times in the evolution of eukaryotes.

Ratcliff W.C., Denison R.F., Borrello M., Travisano M. 2012. Experimental evolution of multicellularity.

Ratcliff W.C., Fankhauser J.D., Rogers D.W., Greig D., Travisano M. 2015. Origins of multicellular evolvability in snowflake yeast.

Hanschen E.R., et al. 2016. The Gonium pectorale genome demonstrates co-option of cell cycle regulation during the evolution of multicellularity.

已更新，對上面不感興趣的直接跳到底部。

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自相矛盾，又要馬兒跑，又要馬兒不吃草。

凡是貫徹科學精神、使用科學視野，即使行文不包括可能、也許、應該，也暗含著以上含義。科學的特徵就是可證偽性。

人為自然立法。太陽照在石頭上，石頭變熱了——你怎麼知道是太陽曬得？因為這就是人為建構的自然法則。用經驗和直觀為基底，以邏輯做卯榫，以主觀能動的實踐和認知（比如實驗）作磚瓦，搭建起的就是科學大廈——在基底之下，科學不作懸設，不引入上帝和第一推動，只得以猜想與驗證支撐。

我先偷個懶，把評論搬上來，就當上面這段話的注釋了

Q：如果多細胞生命是從單細胞生物演化來的，那麼無可辯駁的證據因該是可以通過基因改造的方式使得單細胞生物變成雙細胞生物或者多細胞生物，並且能穩定遺傳.

A：即使通過基因改造實現了多細胞生命又真的是無可辯駁的嗎？我用開水把石頭燙熱了，和太陽把石頭燙熱的效果是一樣的，我難道就能說明某塊特定的石頭變熱的原因嗎？換作你的問題也是一樣的，你又準備怎麼說明地球上目前來看獨一無二的演化事件中一定是單細胞演化成了多細胞？你要知道，科學是人為自然立法，沒有絕對，只有相對，這裡是指出提問本身描述欠妥。

Q：照你這麼說，那米勒實驗是白做了嗎？人類一直在朝這個方向努力，想通過人工製造生命的方式證明生命可以自然產生。可以你直接從邏輯上證明了沒這麼做的必要，(′?_?`)

A：並不是這樣的，這是很早（幾百年前）以前西方哲學史劃時代的一次爭辯，而且石頭的比喻不是我提的，而是休謨提的，後來批判休謨的人是康德，這是德國古典主義哲學的一個高峰，內容之一就是如何對抗懷疑論和虛無主義建立形而上學和科學。如果你感興趣的話可以看看相關的書，我推薦一本康德哲學講演錄，很通俗，至少我讀起來沒障礙。

Q：這個真沒說服力，因為相似，所以是演化來的，因為是演化來的，所以相似。循環論證而已。

A：形態結構相似推斷演化親緣的確是近代生物分類學最大的謬誤，在上個世紀末推翻了相當一部分分類系統，尤其是動物界下的分類階元，可以說大半都是錯的。目前最權威的分類依據是分子生物學證據，包括但不限於DNA，RNA和蛋白質的相似性。以DNA為例，它相對於宏觀形態結構分類依據的最大優勢是，相同的鹼基序列從概率上幾乎不可能是由不同來源的鹼基序列演化而來的（而相似的宏觀結構則有可能）。DNA的突變位點是隨機的，突變率是近乎固定的，且由於DNA上存在大量基因荒漠（這是歷史沿用，只是不參與轉錄的片段，並不是完全無用）幾乎不受自然選擇的作用。這意味著，通過比較這些片段的差異，不僅可以簡單地定性地比較親緣，還可以通過計算（測定固定的突變速率，用泊松分布等隨機概率模型）定量的描述親緣遠近。當然，這也不是絕對正確的標準，往極端說，如果我們是缸中之腦，那以上都是無用的意淫。但我覺得從感覺來說，這種親緣的比較非常可靠（我們叫它分子鐘，兩個從祖先分路的物種的演化時間可以反映在化學原理決定的分子變化中）。不嫌棄的話可以看看我的另一篇文章《行星之聲：生命的起源》：知乎專欄。不知，這種答案你滿意嗎？

Q：把照射太陽光的石頭拿到陰涼地方，比較溫度，得到石頭的溫度跟太陽有什麼關係，這是可以驗證的啊。

A：你已經用了科學的剃刀原則，當你改變空間位置放到陰涼處時，默認只改變了一個變數，然而別的變數真的不會產生影響嗎？舉個極端例子，萬一那個石頭正好處於上帝與人間交匯的地方怎麼辦，你能證偽嗎——當然，這已經不是科學了。

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先說我的結論：對於單細胞進化成多細胞，的確我們不能建立起不容置疑的化石證據鏈，也不能通過人工模擬再現單細胞進化到多細胞的歷程。但上世紀後半葉逐漸發展的分子生物學方法，使得我們對這個歷程有了更清晰的了解和證明。

比較具有代表性的方法是分子鐘：

【科普】人類起源的「兩次走出非洲」｜然兮的文章https://zhuanlan.zhihu.com/p/25092784?utm_source=com.miui.notesutm_medium=social

『』

如果說現代生命科學的台柱是分子生物學，各位想必還是沒有意見的吧。分子生物學相對於傳統生物研究的優勢一方面是它直指生命信息的本質，另一方面則在於分子生物學的決定性——生命基礎根本上是由物理化學原理決定的。儘管生物體系是難以把握的混沌系統，但對於某些細節我們可以解析得非常透徹，而這些細節也將成為生命研究權威的參照物。

比如說分子鐘。分子鐘的建立是基於DNA的複製的（但是也可以拿RNA和蛋白質分析）。DNA只要複製就意味著出錯的可能性——而在一般情況下，DNA複製的錯誤率是一定的，並且出錯的位點和次數是一個隨機事件。這也就意味著，通過泊松分布等統計學方法，我們可以通過比較兩種生物基因序列（嚴格來說恰恰不是基因序列，而是幾乎不受自然選擇作用的DNA序列）的差異，計算出兩種生物的祖先中斷基因交流（對動物而言就是交配）後獨立進化的時間——好比是兩個人隔一段時間便隨機地向各個方向移動一個固定的距離，我們可以通過他們之間的距離估算他們分開了多久——這也是為什麼這種分析方法被成為分子鐘的原因。

『』

根據分子鐘，我們可以精確地度量各個生物群體之間的親緣關係。在植物領域中，可以很明顯地找出單細胞向多細胞進化的證據。例如在綠藻門中，同時有單細胞、群體性（也可以劃為單細胞，因為沒有分化）和多細胞的綠藻，而有些類群中單細胞和多細胞表現出很近的親緣，比其它類群的單細胞（即使形態和生活習性可能很相似）親緣要近很多——這不是就是在表明進化關係嗎？

對於動物而言，目前認為單細胞祖先是營群體生活的領鞭毛蟲。最權威的當然是它們的親緣很近，另外它們在細胞形態和生理功能上也有非常的相似之處。

對於單細胞進化為多細胞的機制， @amx13105 的答案已經提到了許多了。需要注意的是，各種多細胞類群表現出較遠的親緣（比某些單細胞還要遠），意味著多細胞起源的機制不止一種，多細胞可能獨立地發生過多次。

分子生學物專業來答一波，用比較通俗的說法講一下結論，目前沒人真的看過當年單細胞生物進化成多細胞生物的過程，畢竟人類出現在地球上的時間也不長。進化論被大多數學者接受，是因為目前沒有可靠的證據能證偽進化論，而一些已經觀察到的現象不用進化論很難解釋。化石、發育之類的老掉牙的東西我就不贅述了，在測序技術發達的今天，那些被學界關注的物種基本上都被測序過了，而在這些物種基因組中有很多序列強烈的暗示了各個物種的共同起源。現在的狀況類似於你發現一塊蛋糕上少了一塊，而缺口處有和老鼠齒形相同的牙印，並且還有老鼠的唾液，但是沒有人真的觀察到蛋糕上發生了什麼。那麼這個現象有很多解釋，比如某人閑的無聊在蛋糕上刻上和牙印相同的圖案，然後塗上唾液，但是最可能的解釋是老鼠咬了蛋糕。

你對於一種理論想要得到百分之一百印證後才能相信的想法，不是嚴謹，是鑽牛角尖，是對自己放任的牽強理由。

如果你嚴格遵從自己的想法，那麼你相信1+1=2嗎？你要的是明確無誤的證明啊，你能證明嗎？所以這世界上的知識你能相信的大概只有幾何了，因為你要的是明確無誤的，應該只有歐幾里得幾何能勝任。

天啊，你竟然不能相信數學！你怎麼買菜啊～這個回答里有「大概」和「應該」，差評！

分子遺傳學證據：進化樹

細胞生物學證據：細胞分化（幹細胞）

發育學證據：任一多細胞生物均由單個細胞（胚胎幹細胞）發育而來

當然有例子，鞭毛綠藻。

a.單細胞：衣藻Chlamydomonas

b.少數細胞聚成：能夠幾個細胞克隆群落Gonium(盤藻), Pandorina(實球藻), or Eudorina(空球藻)，其游泳等行為極其類似於衣藻，但其有絲分裂產生新團藻不產生單細胞；

c.進一步細胞聚集，細胞功能特化，變成多細胞生物：出現的雜球藻Pleodorina和團藻Volvox有一些細胞已經不能夠獨立生活，單獨離體不能夠自由存活則會死亡，必須要依靠群體進行分裂增殖。這些細胞群已經開始特異的滿足光合作用和運動的需要。

參考：

http://www.biology-pages.info/A/AbioticSynthesis.html

寶寶好想吐槽~~億萬年前的事兒，那會人類也沒有，更表提VCR了，咋個證明，咋個證明嘛~這些事兒，目前只能通過遺傳組分來推測，你又不讓倫家用「可能」「大概」。。。奏凱好伐~~

神創進化論可以——因為他的論證過程強調的就是——我無論講得再亂七八糟胡話滿篇都不重要，重要的是你要相信，你不能懷疑。

所以神創論從當初的亞當夏娃被降解到了四種鹼基（咦？）的論證過程也相當嚴謹——你要相信。

我的神可以證明

一根麵條，抖抖，拉長，對摺。然後一變二，二變四，這預示著單細胞變多細胞

我認為是飛面神創造了一個物種可以進化的世界

不許問你媽，證明"你爸是你爸"

我的神告訴我，麵條對摺剪斷，一變二，二變四，四變無窮。

我給出一個方向吧，是我自己的理解。動物細胞中有原癌基因和抑癌基因，在細胞外界環境出現異變的時候可能抑癌基因會突變失效，如果免疫系統沒有及時發現清楚很可能造成癌症。那麼抑癌基因會不會是多細胞生物進化出來的？有可能在單細胞生物時代，如果環境惡化，生物會做出應對措施，大量高效吸收養分並快速增殖，也就是原癌基因很可能是地球生物從一開始單細胞時代就有的應急基因。

我們同樣無法用確鑿的證據證明神的不存在，以及我們的科學本身的科學性，因為這些都是人類自己發明的。

1.有證明神不存在的過硬證據

2.多細胞生物自然發生的概率遠小於從單細胞生物發展而來

所以多細胞生物當然肯定是從單細胞生物發展來的，不然你以為啥叫過硬證據？我還說你沒有是你爸兒子的過硬證據呢。

說起來你可能不信