哥斯拉，日本動(dòng)漫里的經(jīng)典怪物形象，它有幾十層樓高，體重有上萬頭大象那么重?？墒?，這樣巨大的怪物不過是想象出來的，地球從來不曾孕育出如此巨大的動(dòng)物，這是為什么呢?
單細(xì)胞有多大
地球上最早的生物是單細(xì)胞的，如果生物一直是單細(xì)胞，有機(jī)會(huì)長成哥斯拉那樣的龐然大物嗎?在我們印象里，細(xì)胞總是小得肉眼無法看見。你也許要說，由這么小的細(xì)胞組成的生物，自然不可能長得很大，但其實(shí)單個(gè)細(xì)胞也可以長得很大。
細(xì)胞長不大是有原因的，細(xì)胞體積越大，其相對(duì)表面積即表面積與體積之比就越小，細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男示驮降?，這必將影響細(xì)胞對(duì)于營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。除此之外，細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)的量不會(huì)發(fā)生變化，如果細(xì)胞過大，也會(huì)影響細(xì)胞核對(duì)于細(xì)胞的控制以及后續(xù)的代謝活動(dòng)，因此細(xì)胞不會(huì)長得很大。
但是，事情總有例外，這么多年下來，其實(shí)生物們摸索出了一套讓細(xì)胞長得更大的方法。
單一的細(xì)胞核無法控制太大的身體，如果有多個(gè)細(xì)胞核呢?杉葉蕨藻可以說是目前所發(fā)現(xiàn)的最大的單細(xì)胞生物，最大的杉葉蕨藻可達(dá)3米，而這株看上去與蕨類植物很相似的，葉、莖、根等“器官”俱全的植物，竟然只是一個(gè)巨大的細(xì)胞。杉葉蕨藻采用的正是多核策略，許多個(gè)獨(dú)立的細(xì)胞核被包裹在一團(tuán)細(xì)胞質(zhì)里，不同部位的細(xì)胞核生產(chǎn)功能不同的蛋白質(zhì)，不斷分支，進(jìn)而形成了復(fù)雜的葉片形態(tài)。
如果嚴(yán)格要求，單細(xì)胞中僅能有一個(gè)細(xì)胞核，生物也進(jìn)化出了一種通用辦法：讓細(xì)胞漿盡可能地又細(xì)又長，擴(kuò)大表面積。在淺海區(qū)域，生活著一種名叫傘藻的藻類，傘藻物如其名，一根筆直的長柄上撐開著形狀各異的傘蓋，高可達(dá)10厘米——與杉葉蕨藻不同，整個(gè)傘藻就是僅有一個(gè)細(xì)胞核的大細(xì)胞。
在包括人類的多細(xì)胞生物中，也存在著很大的單細(xì)胞——神經(jīng)細(xì)胞。為了將神經(jīng)信號(hào)傳遞到身體的各個(gè)角落，神經(jīng)細(xì)胞會(huì)不斷延伸，越長越長，比如藍(lán)鯨的神經(jīng)細(xì)胞，可以從大腦延伸至尾部，長達(dá)25米。為了養(yǎng)活“巨大”的神經(jīng)細(xì)胞，動(dòng)物們?cè)谏窠?jīng)細(xì)胞周圍包裹了大量的膠質(zhì)細(xì)胞，從外部營養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞。
多細(xì)胞有多大
顯然，只靠一個(gè)細(xì)胞長成龐然大物還是有點(diǎn)為難，它很難完成生物的所有生理功能，還需要其他細(xì)胞的幫助，那么大量的細(xì)胞聚在一起，它們又能長多大呢?
據(jù)吉尼斯世界紀(jì)錄記載，“地球上最大的生物”當(dāng)屬美國俄勒岡州馬盧爾國家森林里發(fā)現(xiàn)的一片巨型蜜環(huán)菌，占地8.9平方千米，估計(jì)年齡達(dá)2400歲，總質(zhì)量可能高達(dá)605噸。蜜環(huán)菌的菌絲深藏地下，通過發(fā)射孢子不斷向四周擴(kuò)散，隨著時(shí)間的流逝越長越大。
嚴(yán)格意義上最大的單體生物則屬被稱為“謝爾曼將軍樹”的巨杉，它位于美國內(nèi)華達(dá)山脈西側(cè)的紅杉國家公園中?！爸x爾曼將軍樹”高83.8米，基部直徑11.1米，其體積約1487立方米，體重約2800噸，估計(jì)年齡在2150歲到3100歲之間。歷史記錄描述過數(shù)棵更大的巨杉，但在19世紀(jì)后期已經(jīng)被人類砍伐。
這些巨大的生物與哥斯拉相比，還是有很大的差距，是什么限制了它們的體型呢?
無論是蜜環(huán)菌還是“謝爾曼將軍樹”，首先決定它們體型的因素是自然環(huán)境的資源數(shù)量。真菌和植物無法行走，只能依靠土壤(及其中的生物)和陽光補(bǔ)充營養(yǎng)。蜜環(huán)菌需要靠菌絲從周圍植物身上汲取營養(yǎng)，隨著它不斷擴(kuò)大地盤，植物的營養(yǎng)被掠奪得一干二凈，周邊森林大面積枯萎。植物也一樣，隨著體型越長越大，所需要的營養(yǎng)物質(zhì)和陽光光照越來越多，當(dāng)獲取的能量不足時(shí)，植物就停止生長了。
對(duì)單體植物來說，即使?fàn)I養(yǎng)供應(yīng)充足，其自身的生理結(jié)構(gòu)也會(huì)限制它的體型。植物靠根吸收水分和無機(jī)物，因此與動(dòng)物不同，這些養(yǎng)分是從下往上運(yùn)輸?shù)街参矬w全身的，養(yǎng)分的運(yùn)動(dòng)方向與重力方向相反，植物需要用很大的力量將養(yǎng)分送到高處。植物長得越高，需要對(duì)抗的重力越大，到了一定的高度，頂端的樹葉就無法獲得養(yǎng)分，無機(jī)物得不到補(bǔ)充，樹木就會(huì)生病，以水分作為原料的光合作用也會(huì)中斷，最終停止生長。
動(dòng)物能長多大
與植物相比，動(dòng)物長大受到的限制就更多了，因此動(dòng)物的體型遠(yuǎn)比不上植物。
目前，我們已知的最大的陸地動(dòng)物是蜥腳類恐龍——體長最長可以超過40米，體重可達(dá)70噸?？上?，蜥腳類恐龍?jiān)诟缢估媲叭匀华q如貓狗之于大象。當(dāng)一只動(dòng)物長高1倍，其身體的觸地面積會(huì)增長4倍，它的體積會(huì)增長為原來的8倍，質(zhì)量也會(huì)等比增長。骨骼需要進(jìn)化出支撐額外增加的重量的能力——例如增加骨骼密度。而肌肉帶動(dòng)龐大的身軀不僅需要更多的能量，還會(huì)給心臟和肺部帶來額外的壓力。
蜥腳類恐龍找到了一種支撐更重身體又不消耗太多能量的好方法，它們以植物為食，利用一根又長又靈活的脖子四處游蕩尋找食物，而身體則原地不動(dòng)。即便如此，蜥腳類動(dòng)物也可能觸及地球陸地生物體型的天花板了，如果一個(gè)生命體無限擴(kuò)張自己的體型，最終的結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致它無法支撐自己龐大的身軀而倒下。
那么，水生動(dòng)物的情況又如何呢?到目前為止，人們發(fā)現(xiàn)的最大的海洋生物是藍(lán)鯨，其體長33米，體重181噸。由于浮力的作用，水生動(dòng)物無需考慮無法站立的問題，因此可以長得比陸地動(dòng)物更大。然而，自然界卻在其它地方為海洋里的生物套上了枷鎖。
與陸地動(dòng)物相似，海洋生物的身長每增加1倍，體表面積增加4倍，體積和質(zhì)量卻會(huì)增長8倍，相當(dāng)于細(xì)胞數(shù)量增長了8倍。可以粗略地說，細(xì)胞產(chǎn)生的熱量增加了8倍，而通過皮膚散發(fā)出去的熱量最多只能增加4倍。因此，即使渾身浸泡在海洋里，過于龐大的藍(lán)鯨最終也會(huì)因產(chǎn)熱過多、散熱不及時(shí)而導(dǎo)致熱損傷。因此出于保護(hù)自身內(nèi)臟的原因，海洋的環(huán)境也無法支持巨型哥斯拉的存在。
不過，我們或許應(yīng)該為地球上沒有哥斯拉感到慶幸，正因如此，我們矮小的人類才能自由地在地球上呼吸、漫步，而不是四處躲藏、逃命。
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