地球上-“第一棵”植物的來(lái)歷

來(lái)自:閑暇時(shí)光主題站 作者:任圓圓 2013-10-10 10:50 3968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)綠色細胞。我們的世界里富含著(zhù)各種光合植物，從高聳的紅杉木到無(wú)處不在的硅藻，這些植物或許都源于遠古的一個(gè)微型藻類(lèi)，在吞噬了藍藻細菌后，變成了一個(gè)本身能利用太陽(yáng)能的植物。

灰胞藻門(mén)（glaucophyte），是一種只由13種獨特的微觀(guān)淡水藍綠藻組成的種群，存在時(shí)間極久，有時(shí)又被稱(chēng)為活化石。相比于其他植物，這種藻屬中的藍載藻（ Cyanophora paradoxa ）更多地保持著(zhù)原始藍藻細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)導的國際科學(xué)家團隊，研究了灰胞藻門(mén)的遺傳學(xué)原理，并闡明了植物的演化史。

根據對藍載藻基因組近7000萬(wàn)對堿基對進(jìn)行的分析，這種吞噬只出現過(guò)一次，這是因為大多數現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胞能夠合并在一起。這樣的合并不僅要求宿主細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(lèi)衣原體微生物，如軍團菌屬（包含能導致軍團病的病菌種群），提供了一段基因，使得馴化后的藍藻細菌（葉綠體）能傳送能量給宿主細胞。

美國羅格斯大學(xué)的生物學(xué)家巴塔查亞（Debashish Bhattacharya）解釋說(shuō)：早期的細胞器就是由這三個(gè)實(shí)體組成，并且這個(gè)過(guò)程需要多重水平基因轉移和其他細菌的輔助。這類(lèi)基因變化在光合植物繁盛和多數植物的堅硬細胞壁形成之前可能在一直進(jìn)行中，該研究 報告 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)現了一個(gè)其他的例子。約6000萬(wàn)年前，一種單細胞變形蟲(chóng)馴化了藍藻細菌進(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。

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

為什么這樣的復雜組合能在約16億年前發(fā)生呢？有一個(gè)可能是，當時(shí)的地球上藍藻細菌的捕食者面臨著(zhù)食物不足的情況，而陽(yáng)光是十分充足的。這樣就使得藍藻細菌的捕食者更適合停止進(jìn)食，開(kāi)始吸收。巴塔查亞注釋說(shuō)，當食物耗盡，而陽(yáng)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。正是由于這樣的強迫組合而產(chǎn)生大量的超級成功生命體，植物就這樣應運而生了。