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揭秘地球上第一颗植物的诞生
2012-02-24 11:25   来源:世界科技报道

【ICXO.com编者按】们的世界里富含着各种光合植物,从高耸的红杉木到无处不在的硅藻,这些植物或许都源于远古的一个微型藻类……

  【世界科技报道-讯】地球是一颗植物星球,要追溯到所有植物的最根源处,也许就是一个绿色细胞。我们的世界里富含着各种光合植物,从高耸的红杉木到无处不在的硅藻,这些植物或许都源于远古的一个微型藻类,在吞噬了蓝藻细菌后,变成了一个本身能利用太阳能的植物。

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  灰胞藻门(glaucophyte),是一种只由13种独特的微观淡水蓝绿藻组成的种群,存在时间极久,有时又被称为活化石。相比于其他植物,这种藻属中的蓝载藻( Cyanophora paradoxa )更多地保持着原始蓝藻细菌一些未改变的特性,一个由澳大利昆士兰大学的分子生物学家德纳(Dana Price)领导的国际科学家团队,研究了灰胞藻门的遗传学原理,并阐明了植物的演化史。

  根据对蓝载藻基因组近7000万对碱基对进行的分析,这种吞噬只出现过一次,这是因为大多数现代植物都共有这段基因,这段基因让光合作用体和较大的宿主细胞能够合并在一起。这样的合并不仅要求宿主细胞与早先自由生存的光合作用体之间的协作,还需要寄生菌的配合。类衣原体微生物,如军团菌属(包含能导致军团病的病菌种群),提供了一段基因,使得驯化后的蓝藻细菌(叶绿体)能传送能量给宿主细胞。

  美国罗格斯大学的生物学家巴塔查亚(Debashish Bhattacharya)解释说:早期的细胞器就是由这三个实体组成,并且这个过程需要多重水平基因转移和其他细菌的辅助。这类基因变化在光合植物繁盛和多数植物的坚硬细胞壁形成之前可能在一直进行中,该研究 报告 2月17日发表在《科学》杂志上。

  实际上,这样事件是极其稀有的,演化生物学家只发现了一个其他的例子。约6000万年前,一种单细胞变形虫驯化了蓝藻细菌进行光合作用。为了进一步求解事件发生的原因,他们正在全力分析该微生物的基因组序列。

  已故美国生物学家林恩.马古利斯(Lynn Margulis,她也是美国天文学家卡尔·萨根的第一任妻子)在20世纪60年代提出了饱受争议的内共生理论,即真核生物细胞中的细胞器、线粒体和叶绿体起源于内共生于真核生物细胞中的原核生物。美国阿肯色州大学的生物学家斯派格(Frederick Spiegel)虽然没有参与到这项研究中,但他表示,这项研究已经为马古利斯提出的假说提供了强有力的支持。

  为什么这样的复杂组合能在约16亿年前发生呢?有一个可能是,当时的地球上蓝藻细菌的捕食者面临着食物不足的情况,而阳光是十分充足的。这样就使得蓝藻细菌的捕食者更适合停止进食,开始吸收。巴塔查亚注释说,当食物耗尽,而阳光仍然十分充足时,那么光合作用能更好的维持生物生存。正是由于这样的强迫组合而产生大量的超级成功生命体,植物就这样应运而生了。【世界科技报道 tech.icxo.com】

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