最古老的氧源,藍藻,厚壁孢子

2020-12-05 百家號

大家好,我是陳利鋒,今天給大家說說《最古老的氧源—藍藻》

最古老的氧源—藍藻

大自然裡容易引起人們興趣的常常是那些參天古木,如茵芳草,似錦繁花,甘美百果,或是珍禽異獸。

你可曾想過,一群微小的生命—藍藻,雖然從未得到人們的青睞,卻有著極為光輝的歷史。正是它們的祖先,首次通過植物式的光合作用,向大氣釋放游離態氧,從而揭開了自然歷史中新的一頁,使生命進展發生了劃時代的變化。地球的早期,從火山噴發出的原始大氣中沒有游離態氧。這種非常活潑的元素是以二氧化碳或水等較為穩定的化合物形式存在的。那時候的生命,只能從無氧呼吸過程中獲取能量。但無氧呼吸釋放能量的效率較低,直到藍藻登上生命舞臺,才使游離態氧有了新的來源。

後來,再加上與其他綠色植物的共同努力,經過年長日久的積累,終於使大氣變成氧化狀態。生命有機體的新陳代謝,也相應地發展出有氧呼吸的類型,大大地提高了釋放能量的效率。於是生命的進化便發生了一次巨大的飛躍。在自然歷史中,作出過重大貢獻的藍藻,自身卻非常簡單,其植物體或為單細胞,或為多細胞群體。有的群體只結成鬆散聯繫,有的群體則一個個細胞排列成行,稱為絲狀體。細胞壁富含果膠,形成包在細胞外面的一層衣鞘,零散的細胞或成條的絲狀體都被裹在這種粘膠質的外套裡。藍藻一般都很微小,肉眼難以分辨,但某些較大的種類成百根絲狀體包藏在同一團粘膠之中,其直徑甚至超過1釐米。

藍藻的細胞是藻類植物中最特殊的一類,它沒有分化成細胞質與細胞核,整團原生質體只大致分成中央體與色素質兩部分,前者居中,後者圍於其外。中央體裡含有分散的核物質,學者們把這部分結構看成是細胞核的原始形態,並稱這類細胞為原核細胞。色素質裡含有多種色素,其中以葉綠素a, c一藻藍素與B一胡蘿蔔素為最多;其次是藍藻黃素與藍藻葉黃素;再次是黃胡蘿蔔素與C-藻紅索。藍藻的顏色取決於上述諸色索的配合,而有藍綠色、草綠色、橄欖綠色、黃色、桔紅色、玫瑰色、紫紅色、紫色、棕色和黑色等。另一方面,膠質外鞘中含有與光合作用無關的紅色、棕色和灰色等色素,也影響到藍藻的顏色。除此以外,藍藻中的某些種能隨著環境光線的顏色而改變自身的色彩。例如:在綠光中趨向於紅色,在紅光中趨向於綠色,在黃光或棕褐光裡則趨向於藍綠色。

最古老的藍藻祖先發現於芬蘭上太古代地層的可疑希母(Coricium cnigmaticum),距離現代已有25億年了。在這漫長的年代裡,地球幾經滄桑,有多少物種誕生,又有多少物種絕滅。生命有機體在進化的過程中,都沿著從簡單到複雜,從不完善到完善,從低級到高級的方向發展。然而,可愛的藍藻卻從古至今依然故我,表現出極大的保守性。現在的藍藻在形態結構上,同它們的遠祖相差無幾;在生殖方式上,也保持著最原始的狀態,以簡單的直接分裂來增加新細胞。迄今尚未發現過藍藻細胞進行有絲分裂的,更不用說有性生殖了。此外,無論古代的還是現生的藍藻,都能通過其新陳代謝活動,促使周圍環境中的鈣和鎂成為非溶解性碳酸鹽。經過長期的的沉積,形成一種複雜而多樣的層狀結構,稱為迭層石。最老的迭層石發現於南非太古代地層,距今約27億年了。而它最茂盛的時代是在晚元古代,即距今16.5一6.5億年前。

藍藻生活的範圍很廣,無論在水裡還是在陸地上,都能找到它們的蹤跡。它甚至生活在一些異常嚴酷的環境之中。1936年就有人發現過,在85℃的溫泉裡繁生著藍藻的群落。要知道,這般溫度的熱水能把雞蛋煮熟。另一方面,它們也見於南極的冰塊中;還被發現於高山頂上;在鹽分濃度很高的海水裡仍有藍藻的家園。陸生性的藍藻通常不大顯眼,但在某些地區,特別是有雨季的地區,它們能發育到在土壤面上連成一片廣闊的皮膜,某些種還能生活在土表以下1米多深的地方。在不利的生活條件下,有些藍藻便形成厚壁的休眠孢子,等待時機,東山再起。這種抱子能長期潛伏。有人發現過,在已經貯藏了70年的乾燥土壤中,藍藻的厚壁孢子還有萌發作用。也有一些藍藻,不用形成厚壁孢子就能抵抗50年的貯藏而不失去生命力。

其實,藍藻同人類的生活並非毫無關係,它不僅曾在歷史上建立了不可磨滅的功績,而且在現代仍然對人類的生活有著一定的影響。藍藻中的一些種,例如:髮菜、葛仙菜和地皮萊等,都是我國人民所熟知的食用藻類;在西歐和非洲的一些國家,兒百年來人們都在培植大螺旋藻以供食用。氮是生物體不可缺少的元素,沒有氮就無法形成蛋白質。雖然大氣中含有豐富的氮氣,可是一般的生物體卻不能直接利用游離氮,藍藻門的念珠藻科中大多數都有把游離氮轉變成化合氮的能力,起到了固氮的作用。解放後,我國利用藍藻固氮來提高農田肥力的研究已取得良好的效果。水生藍藻還能做魚類的食餌。此外藍藻有抑制腐生植物發展的作用。而迭層石則廣泛用於建築物的貼面裝飾。藍藻,這類似乎默默無聞的、最古老而又很簡單的微小生命,歷30億年而不滅,並以其遠古祖先的性狀,自立於當代競爭激烈的芸芸眾生之中,這難道還不值得引起我們的興趣嗎!

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