藻類植物—綠色生命的起源
曾相識(shí)
我們知道,植物的典型特點(diǎn)是可以通過(guò)光合作用利用太陽(yáng)能制造營(yíng)養(yǎng),從而為包括人在內(nèi)的其他生命提供能量。而光合作用這一強(qiáng)大功能,植物并不是一開始就擁有的,是在進(jìn)化中逐漸形成的。
地球生命大約誕生在40億年前,那時(shí)的生命物質(zhì)生活在原始海洋中,它們不會(huì)利用太陽(yáng)能制造營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),而是從海洋中吸取有機(jī)物來(lái)為自己提供營(yíng)養(yǎng)。環(huán)境中現(xiàn)有的養(yǎng)分畢竟是有限的,為了獲得更多的生存機(jī)會(huì),一些生命開始嘗試?yán)锰?yáng)能這一巨大而穩(wěn)定的能源。
在距今約35億年的時(shí)候,最初的光合生命——光合細(xì)菌誕生了。它們終于可以自食其力,利用環(huán)境中有限的硫化氫作為反應(yīng)物質(zhì),同時(shí)利用自身合成的菌綠素對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行吸收和轉(zhuǎn)化從而為自身提供營(yíng)養(yǎng),但效率十分低下。
在隨后的上億年中,葉綠素A和藻膽蛋白替代了集光效率較低的菌綠素,出現(xiàn)了以藍(lán)藻為代表的最早的植物,它們擁有更高級(jí)的設(shè)備——葉綠素和叫做“類囊體”的光合反應(yīng)器。藍(lán)藻利用廣泛存在的水作為光合作用反應(yīng)物,并且開始通過(guò)光合作用釋放氧氣,這就對(duì)地球表面從無(wú)氧的大氣環(huán)境變?yōu)橛醒醐h(huán)境起了巨大的作用。
單細(xì)胞原核生物——藍(lán)藻的出現(xiàn),在植物進(jìn)化史上是一個(gè)巨大的飛躍。此后,慢慢進(jìn)化出擁有葉綠體的多細(xì)胞真核藻類,綠藻是真核藻類中最大的一個(gè)家族。葉綠體這個(gè)“設(shè)備”更加先進(jìn)、更加高效,綠藻的光合作用效率大大提高,光合作用機(jī)制基本成熟。此外,綠藻的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與高等植物較相似,因此科學(xué)家認(rèn)為綠藻很可能是現(xiàn)今所有陸生綠色高等植物的祖先。