地球上-“第一棵”植物的來歷

來自:閑暇時(shí)光主題站 作者:任圓圓 2013-10-10 10:50 3959次閱讀

地球是一顆植物星球，要追溯到所有植物的最根源處，也許就是一個(gè)綠色細(xì)胞。我們的世界里富含著各種光合植物，從高聳的紅杉木到無處不在的硅藻，這些植物或許都源于遠(yuǎn)古的一個(gè)微型藻類，在吞噬了藍(lán)藻細(xì)菌后，變成了一個(gè)本身能利用太陽能的植物。

灰胞藻門（glaucophyte），是一種只由13種獨(dú)特的微觀淡水藍(lán)綠藻組成的種群，存在時(shí)間極久，有時(shí)又被稱為活化石。相比于其他植物，這種藻屬中的藍(lán)載藻（ Cyanophora paradoxa ）更多地保持著原始藍(lán)藻細(xì)菌一些未改變的特性，一個(gè)由澳大利昆士蘭大學(xué)的分子生物學(xué)家德納（Dana Price）領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，研究了灰胞藻門的遺傳學(xué)原理，并闡明了植物的演化史。

根據(jù)對(duì)藍(lán)載藻基因組近7000萬對(duì)堿基對(duì)進(jìn)行的分析，這種吞噬只出現(xiàn)過一次，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)現(xiàn)代植物都共有這段基因，這段基因讓光合作用體和較大的宿主細(xì)胞能夠合并在一起。這樣的合并不僅要求宿主細(xì)胞與早先自由生存的光合作用體之間的協(xié)作，還需要寄生菌的配合。類衣原體微生物，如軍團(tuán)菌屬（包含能導(dǎo)致軍團(tuán)病的病菌種群），提供了一段基因，使得馴化后的藍(lán)藻細(xì)菌（葉綠體）能傳送能量給宿主細(xì)胞。

美國(guó)羅格斯大學(xué)的生物學(xué)家巴塔查亞（Debashish Bhattacharya）解釋說：早期的細(xì)胞器就是由這三個(gè)實(shí)體組成，并且這個(gè)過程需要多重水平基因轉(zhuǎn)移和其他細(xì)菌的輔助。這類基因變化在光合植物繁盛和多數(shù)植物的堅(jiān)硬細(xì)胞壁形成之前可能在一直進(jìn)行中，該研究 報(bào)告 2月17日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

實(shí)際上，這樣事件是極其稀有的，演化生物學(xué)家只發(fā)現(xiàn)了一個(gè)其他的例子。約6000萬年前，一種單細(xì)胞變形蟲馴化了藍(lán)藻細(xì)菌進(jìn)行光合作用。為了進(jìn)一步求解事件發(fā)生的原因，他們正在全力分析該微生物的基因組序列。

已故美國(guó)生物學(xué)家林恩.馬古利斯（Lynn Margulis，她也是美國(guó)天文學(xué)家卡爾·薩根的第一任妻子）在20世紀(jì)60年代提出了飽受爭(zhēng)議的內(nèi)共生理論，即真核生物細(xì)胞中的細(xì)胞器、線粒體和葉綠體起源于內(nèi)共生于真核生物細(xì)胞中的原核生物。美國(guó)阿肯色州大學(xué)的生物學(xué)家斯派格（Frederick Spiegel）雖然沒有參與到這項(xiàng)研究中，但他表示，這項(xiàng)研究已經(jīng)為馬古利斯提出的假說提供了強(qiáng)有力的支持。

為什么這樣的復(fù)雜組合能在約16億年前發(fā)生呢？有一個(gè)可能是，當(dāng)時(shí)的地球上藍(lán)藻細(xì)菌的捕食者面臨著食物不足的情況，而陽光是十分充足的。這樣就使得藍(lán)藻細(xì)菌的捕食者更適合停止進(jìn)食，開始吸收。巴塔查亞注釋說，當(dāng)食物耗盡，而陽光仍然十分充足時(shí)，那么光合作用能更好的維持生物生存。正是由于這樣的強(qiáng)迫組合而產(chǎn)生大量的超級(jí)成功生命體，植物就這樣應(yīng)運(yùn)而生了。