植物的起源, 绿色植物是如何形成的

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两组科学家对绿色植物演化的详细过程有着不同的意见。

这是一个大问题,因为绿色植物利用阳光的能量可把简单物质, 即二氧化碳、水和矿物质,转化为复杂的物质从而构成植物组织。所 有动物(包括人类)直接或间接地依赖植物组织生存。动物以植物为 生,或以食植物为生的其他动物为生。

作者 海云青飞:哲学家,生命科学家,传统文化第一人,唯一悟道者 《悟道相对论》《中医有毒吗》《黄帝内经是真的吗》《父母怎么教育孩子》

绿色植物在利用简单物质来形成它自己的组织时会放出氧气。大 气层中的氧气就是这样形成和维持的。所有动物(包括人类)呼吸的 也正是这些氧气,氧气维持着我们的生命。

因为绿色植物送给动物界(包括我们)食物和氧气这样的厚礼, 因此能够解释它们的形成原因的任何理论都会引起我们极大的兴趣。

所有绿色植物和动物都是由被称为“细胞”的微观单元构成。细 胞虽然非常小,但却有一个复杂的结构,是由被称为“细胞器”的更 小的结构所组成。

例如,所有细胞都有一个含有遗传性质的“核”,遗传物质能使 细胞繁殖并保留它们的特性;它们有“线粒体”,食物分子与氧气在 那里相结合产生能量;它们有“核糖体”,每一个细胞的特殊蛋白质 分子就在那里形成等等。

绿色植物细胞具有一个动物细胞所没有的线粒体。另外,绿色植 物有“叶绿体”,它具有利用阳光能量形成食物和氧气的能力,从而 使动物界能够生存,这也是动物细胞所没有的。

构成植物和动物的这些复杂的小细胞是如何演化和何时形成的呢?

研究化石记录和生命形式早期发展的科学家认为,构成植物和动 物的第一个复杂类型的细胞形成于14亿年前。地球到那时已经存在了 32亿年,因此那些初始细胞已经历了一个非常长的演化时期。

在这些细胞出现之前,还可能存在比较小和比较原始的细胞,它 们曾经作为生命的唯一形式存在了20多亿年。这些小的原始细胞现在 仍以细菌的形式存在。细菌非常小,以至于1000个这样的细胞才能充 满一个典型的植物或动物细胞。

细菌细胞不像植物和动物细胞那样含有丰富的细胞器,它们有不 同的种类。一些科学家认为大约在14亿年前,不同种类的细菌细胞相 结合,成为组成更加复杂的植物和动物细胞。当细菌专门进行遗传控 制时,细胞核就随之产生。线粒体是专门形成能量的细菌细胞;核糖 体是专门使蛋白质繁殖的细菌细胞等等。

特别是叶绿体曾经是专门利用阳光来产生能量的细菌,这种生物 今天仍然存在,叫“藻青菌”。

但是,藻青菌与叶绿体在一个方面不同。绿色植物的叶绿体含有 两种非常相似的关键物质,它们分别是“叶绿素a”和“叶绿素b”, 对收集阳光至关重要。然而,藻青菌仅含有叶绿素a。这也许是由于在 叶绿素细胞形成后,它才演化出叶绿素b作为第二种成分。

1985年研究人员在荷兰的一些池塘中发现了一种称为原绿毛菌的 藻青菌,它们的确含有叶绿素a和叶绿素b。这种类型似乎可能是原来 藻青菌的后裔,后者最后演变为在绿色植物细胞中所发现的叶绿体。

为了验证这种想法,需要对原绿毛菌和叶绿体的细小分子结构进 行研究,以便观察它们之间的相似程度。

得克萨斯州A&M大学的克利福德·W·莫登(Clifford W. Morden) 和苏珊·S·戈尔登(Susan S. Golden)研究了一种在原绿毛菌和叶 绿体中都存在的主要蛋白质。他们发现两者的蛋白质有非常重要的相 似性,同时这种特性使这两种细胞与其他藻青菌有明显区别。这似乎 说明原绿毛菌和叶绿体有一个共同的祖先。

然而,印第安纳大学的肖思·特纳(Sean Turner)和其他人通过 研究原绿毛菌与叶绿体内的核酸,发现了它们之间的不同之处,这似 乎又说明两者并没有亲密的关系。

显然,仍需要做更多的工作去验证。

分析这些分子所使用的技术不仅被用来解决这个特殊问题,而且 也能用来研究细胞总体的演化过程。

新疆域 FRONTIERS

[美]艾萨克·阿西莫夫 著 上海科技教育出版社 1999.12

扫描,校对:异调

地球科学新疆域(FRONTIERS OF EARTH),孟庆任 译

绿色植物是如何形成的

http://www.oursci.org/archive/lib/frontiers/3f08.txt

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