(四)生命起源

 

(一)認識古生物

如果要把還原石的消除方法做好,必須要把古生物學弄清楚,所以方老師上網找到許 多古生物資料,讓大家都對這一門學問弄清楚之後,能處理還原石的問題!

 

 

(圖片來源:life.nthu.edu.tw/archive/precambrian/cambrian.html - 1k

 

 

澄江生物群-寒武紀大爆發之見證

 

 

作者:陳均遠  周桂琴  朱茂炎  葉貴玉

 作者序

在古生物學中,一直有一個很吸引人的大謎題,那就是到底有沒發生過寒武紀大爆發?

大概是五億三千多萬年前,也是地質學家所謂的「寒武紀時代」剛開始不久,短短幾百萬年之間,絕大部分的多細胞動物「門」類突然在地球上出現。

無數的疑問因而產生,包括:

在寒武紀早期到底為什麼會引發出一場爆發式的演化活動?

寒武紀之前的四十億年之間,到底曾經發生過什麼事?

為什麼在地球歷史上最初六分之五那段歷史記錄顯得生命世界如此地平靜無波?

 

    人類在地球的生命舞台上,扮演著雙重的角色,既是演員,也是觀眾。

我們這群觀眾對舞台上戲碼的瞭解,不但因人而異,也因時而異。

 

在我們這個年代,科學的研究已有相當的進展,化石的發現使我們對生命的認知得以擴展到三十五億年前的世界。

但在十九世紀之前,許多科學家們仍然相信聖經所記載的歷史,認為上帝在六千年前用七天的時間創造了這個世界。

 

瑞典偉大的博物館家,亦即生物二名法分類法則的奠基者--林奈,認為上帝曾經創造了一萬個以上的物種,而且這些物種從未發生過演化或滅絕。

 

十九世紀,達爾文的《物種起源》則是反神創的一種言論。

它的發表代表著演化生物學的確立。

根據化石的紀錄,當時已有人相信生命的歷史應從六千年前再往前推到寒武紀。

根據最新放射性絕對年齡的測定,寒武紀始於545百萬年前。

 

    達爾文的《物種起源》開創了演化生物學的新紀元。

人們開始相信生命的演化確實存在,而且這些變化還能夠遺傳給後代。

 

達爾文同時又認為,生物種的存在是經過天擇作用的結果,無法適應環境的物種會被淘汰,最後建構出來的則是更能適應環境的物種,而且演化的過程是藉著微小的步伐逐漸累積而成的。

 

天擇說是達爾文演化理論的核心,與其同時代且聲名顯赫的地質學家萊依爾(Lyell)一樣,他們都是以自然和均變的觀點來看生命的變化。

達爾文一方面正確地拒絕了神祕化的超自然主義並堅守著唯物主義,另一方面,卻錯誤地把大突變視為神跡。

 

他認為如果眼睛或翅膀突然地出現在生物體上,那就是一種神跡。

於是他不能容忍任何演化的大突變,因而將演化論引入歧途。

 

達爾文僵化的漸變觀可在他寫給萊依爾的一封信中略見一斑,其中提到:「如果我的天擇說必須借助於突變,那麼我將棄之如糞土。」

 

達爾文及其追隨者所預言的演化模式,是一個不斷多樣化、不斷擴增的演化論。

多細胞動物由少數彼此形態接近的物種所組成,不斷演化的結果,物種之間的形態差異也越來越大,各種生物門類的分野在演化的中後期才逐漸顯現出來。

 

澄江生物群所展示的演化模式與達爾文所預示的模式完全不同。

它不但證實了大爆發式的演化事件在五億三千多萬年前確實曾經發生,最令人震撼的則是在這一事件發生的短短數百萬年(可能只有一兩百萬年)期間,幾乎所有現生動物的門類和許多已滅絕了的生物,突發式地出現於寒武紀地層,而在更老的地層卻完全沒有其祖先型的生物化石發現。

 

在這一個瞬間性突發的大事件中,不僅建立了所有現生動物門類(包括脊索動物在內)的結構藍圖。

另外還有二十幾個已經滅絕了的生物種,與現生動物的分類系統沒有任何關連,但每一個種卻各自代表一個相當於門一級的結構藍圖。

 

因此,寒武紀大爆發可看成是動物門類結構藍圖誕生的大事件。

 

為了讓更多人對澄江生物群有所認識,我們特別提供許多珍貴的化石圖片,根據澄江化石標本繪製了生動的生態復原圖,並用淺顯的文字撰寫,試圖把讀者引到五億三千萬年前的生命世界,一起思考寒武紀大爆發事件發生的可能性。

 

演化生物學正在醞釀著一場科學革命,寒武紀大爆發學派是這個科學革命的主導者,正一步步地打破自達爾文以來所建構的演化科學框架。

 

這一場革命與演化物理學、新熱力學及複雜科學的合流勢在必行,一個涵蓋生命界和非生命界的演化理論不久即將浮現,它將在生命界和無生界之間架起一道橋樑,並發展而成一個新的科學理念。

 

澄江化石的發掘和研究工作得以持續進行,必須感謝許多單位和個人在經費上的支持,包括中國科學院(Z2050)、美國地理學會(Grant no.4760-925165-945670-96)、中國國家科學技術委員會、江蘇省政府、中國科學院現代古生物學和地層學開放研究實驗室(no.9516)、中國科學院現代古生物學和古人類學研究特別支持費(no.9313)以及吳春蘭女士的資助。

 

在野外期間,感謝雲南省政府有關部門、雲南省玉溪地區行政公署及澄江縣政府給與許多工作上的方便,加上澄江縣磷化學工業公司的積極配合和多方協助,使得每一次的挖掘工作皆能順利完成。

 

最後,本書的出版必須感謝自然科學博物館許多同仁的幫忙,尤其是前館長李家維博士的大力支持,撰稿期間程延年博士對相關問題的積極探討和熱烈討論,以及曾資貽小姐不厭其煩地打印文稿,在此致以最深的謝意。

另外,歷群、姚媛和仲丹洁為我們繪製油畫,張麗爛小姐對書中許多插圖的重製盡了不少心力,在此亦一併致謝。

南京地質古生物研究所  陳均遠

(資料來源:國立自然博物館)

 

(二)生命起源

生命起源

 

縱橫交錯地分佈於世界各地的大小河流,自古以來就是人類生息繁衍的主要活動場所。

 

  尼羅河、黃河、幼發拉底河琲e等大河,曾經孕育了燦爛的古代文明,產生了埃及、中國、巴比倫和印度等文明古國。河流,被人們看作是生命的源泉,人類文明的搖籃。

 

  不過,在四五十億年前,當地球剛剛誕生的時候,它的表面幾乎找不到一滴水,當然也不會有生命。後來,地球漸漸冷卻下來,瀰漫在大氣層中的水蒸氣開始凝結成雨,不斷地降地降到地秋上,流向低窪的地方,日積月累,逐漸形成了原始的湖泊和海洋。地球上最早的生命物質就是從海洋中萌發的。

 

  由介於大氣層和岩石圈之間的海洋、湖泊、江河、沼澤、地下水和冰川等液態水和固態水組成的地球水圈,在太陽的照射下處於不間斷的迴圈運動之中。正是由於這種永不停息的大規模水迴圈,才使得地球表面滄桑巨變,萬物生機昂然。

 (資料來源:中國科普博覽)

水滴中的生命

 

一滴水,晶瑩透亮,肉眼看上去,堶惜偵礞]沒有,把它放到顯微鏡下,嘿,真是別開生面了!看哪,有象閃光的“錶帶”,有象細長的“大頭針”、扁平的“圓盤”,甚至象精緻的“鐵錨”……令人眼花鐐亂。這是些什麼呢?

 

  這是浮游生物!

 

  浮游生物身材短小,大多數只有千分之幾到百分之幾釐米,肉眼是看不見的。

它們游泳本領也不高,有的根本不會游泳,只是隨波逐流而已。

但也別輕看這些小個子,它們繁殖能力可很強呢!

如果在適宜環境下,一個浮游生物的個體,任其發展,幾天功夫就可填滿整個水體!

即使受各種自然條件限制,其數量仍可觀得很,他們可稱得上水中的“大家族”了。

 

  浮游植物佔浮游生物的絕大多數,它們多半形態簡單,只有一個細胞,是地球上資格相當老的一種低等生物。

儘管這個家族的成員形形色色,種類繁多,但最主要的是硅藻一家,它佔了浮游植物的百分之六十,其他有腰鞭藻、顆石藻、海球藻、硅鞭藻等。

 

硅藻的細胞很有趣,它如同透明的水晶箱,又好比一間小的“房屋”,“椈嚏角W雕著各種式樣的花紋。

它們喜歡一個個連接起來,組成各種形狀的群體,顯微鏡下看到的“錶帶”、“大頭針”、“圓盤”、“鐵錨”,就是這種硅藻。

 

浮游植物靠太陽光和吸收水中的營養鹽生活。

每當春季來臨,明亮而溫暖的陽光使這些微小的植物甦醒過來。

優越的自然條件,給浮游植物的生長帶來良好的時機,於是,它們迅速繁殖。

沒有過多久,就鋪滿了廣闊的水面……。

 

  沒有陽光,浮游植物不能生存,所以它們大多生活在陽光充足的水體表層。

那麼,它們有使自己呆在表層而不沉到水底去的本領嗎?

有!你看,它們當中有些長得體態輕盈,身體埵吨壑坐E十以上充滿水分;另一些則長了許多突起物和剛毛,長成球形,或者長得象降落傘,儘量擴充身體的表面積,以便增加浮力或摩擦力,使它們毫不費力就可長期漂浮在水中。

 

浮游植物的個體雖然小得微不足道,卻是水中原始食物的生產者,要是沒有它們,水堛漱j生命恐怕也就無法生存了。

尤其是硅藻,營養豐富,容易消化,不僅浮游動物、小魚小蝦和貝類喜歡吃,許多大傢夥,象鯨等也都直接以它為食料。

浮游生物的多寡,明顯地決定著魚類的產量,這是無可置疑的了。

每年春天,對蝦和許多魚類都喜歡來我國渤海、黃河口一帶產卵,就是因為這裡風平浪靜,水溫適宜,浮游生物非常豐富的緣故。

 

水中的細菌也是浮游生物,比硅藻還要小,五萬個細菌連接起來才只有一釐米,實在小得可憐,然而它們對其他水生生物的生長,卻有著舉足輕重的作用。

因為它們能把死亡的生物屍體分解,變成各種營養鹽,而這些營養鹽正是浮游植物生活的必需品。

由於細菌的作用,才使水堛瑰蝢i鹽迴圈不息。

細菌還是小型浮游動物和各種幼蟲的食料。

水堶n是沒有細菌,浮游生物就不可能大量繁殖,其他水生生物的生長也會大大受到限制。

 

浮游生物是魚類的主要餌料,也是人類食物來源的一部分。

我國沿海勞動人民早已利用潮流捕撈較大的浮游生物如磷蝦、毛蝦等,但因各種條件的限制,還不能大量捕獲。

今後透過進一步的研究和實踐,更好地掌握浮游生物的分佈規律,不斷改進捕撈技術,把浮游生物作為人類直接的食物來源是很有希望的。

 

事物都是一分為二的。

浮游生物固然有重大的經濟意義,但也並不是所有的浮游生物都有益。

有些浮游生物對魚類反而有害。象藍綠藻、魚腥藻等,在炎熱的天氣堣j量繁殖,使水質變壞,就嚴重影響魚類和其他水生生物的正常生活,甚至使魚類大量死亡。

1946年至1947年,墨西哥灣奡N繁殖了許多有毒的浮游植物,引起魚類的大量死亡。海水散發著臭氣,嚴重地妨礙著人們的呼吸。我國沿海也曾不同程度地發生過這種現象。

 

1972年秋,東海海面曾大量漂浮一種黃褐色的污物,並帶有臭味,漁民叫它“臭水”,這就是顫藻大量繁殖引起的。

顫藻的大量繁殖,使海中溶解氧含量降低,造成海水變質,使魚類死亡。

 

  利用浮游生物有利的一面,防止有害的一面,並化害為利,是提高水體生產力的一個重要措施。

(資料來源:中國科普博覽)

 

(三)生命新紀元

生命發展的新紀元

  生物的進化並不象現代人爬樓梯,由這一層樓梯的頂端到另一層的樓梯,而是由這一類群的祖先型向另一類群過渡。

 

鳥類是由早期爬行類的一支進化而來。

最早的鳥類化石就是世界聞名的始祖鳥,它的身體大小象烏鴉,它長著爬行類的牙齒、尾巴和尾椎。

它有鳥一樣的由前肢變成的、長著羽毛的翅膀,可是翅膀上還長著爬行類的爪子。

 

  正在恐龍稱王稱霸的年代堙A另一支從最初爬行類發展出來的小動物--犬頜獸,已經開始活動了;它們是長了四條腿的肉食動物,只有老鼠那麼大。

它和始祖鳥共同有兩大特點:

一是全身長著絨毛或羽毛;

二是它們是皕酈坁哄C

不管外界環境溫度高或低,它們始終保持琠w的體溫。

 

  在外界環境還十分暖和的時候,長毛和琠w的體溫顯不申什麼優越性,它們那發達的腦子也沒有顯出什麼威風。因為那時候棵子植物仍佔優勢,並且還出現了有花植物,可以找到楊柳、槭樹、山楂……,到處都有豐富的食物,就是最笨拙遲鈍的動物也不至於餓肚子。

 

這一類小動物就是哺乳動物!

當時,它們夾在盛極一世的恐龍世界的隙縫中,悄悄地過著不易被發現的艱苦生活,這樣足足維持了1億年。

後來地殼發生了很大變化;又是火山爆發,山脈隆起,又是冰河橫掃,又是海水進退,再加上許多至今仍不知的原因,曾經不可一世、稱霸了1.6億年的巨大恐龍,幾乎全部滅絕。

 

目前,有科學家認為,由於地球遭到一顆"慧星"的撞擊使得地球環境改變,一段時間天昏地暗,氣溫驟降,大地上維持恐龍生存的食物鏈遭到破壞,致使恐龍滅絕。

 

  地球嚴寒過後又恢復了溫暖,曾目睹恐龍生活的銀杏、水杉以及能耐寒的松柏都存活下來。做為新生力量的被子植物開始發展,於是世界上第一次出現了百花爭艳的繁榮景象。

 

  曾盛極一時的恐龍至今殘留下的後代僅僅有4個家族:

楔齒蜥、龜類、鮮類和蛇。

 

身體體溫只能根據外部環境的冷暖來變化的變溫動物,抵擋不了寒冷的侵襲,要麼死去,要麼假死--冬眠。

而長了毛的,有琠w體溫的皕酈坁--哺乳動物和鳥類,看著曾稱王稱霸一世的龐然大物所殘留的後代--龜、蛇,顯然體會到了自己的優越性。

於是,鳥類和哺乳類開始了大發展、大擴散……。

 

最早的哺乳動物長得很奇特。

至今生活在澳大利亞的鴨嘴獸和貓一樣身上長著毛,體溫不大琠w,變化在26-35℃之間,長有乳腺但沒有乳房,用乳汁餵養幼兒;但它是和龜一樣屬卵生動物。

從以上特點可以看出鴨嘴獸既有爬行動物的特徵(卵生、體溫不琠w等),又有哺乳動物的特點(披毛、有乳腺、用乳汁哺養幼兒等),這說明鴨嘴獸是哺乳動物中原始的類群,同時也可看出哺乳動物的祖先與爬行動物的親緣關係。

 

至今還生活在澳大利亞的另一類動物--袋鼠,它雖不象鴨嘴獸那樣生蛋,但幼兒在母獸肚子堨u呆7個星期就生下來了,它還沒有發育好,是個瞎眼(眼睛沒睜開),還要在母親的育兒袋中再呆上6個月才出生下地。

到距今700萬年左右,哺乳類進入了極盛時期。

大地幾乎象現在一樣的豐富多彩了:萬紫千紅、鳥語花香,一派鶯歌燕舞景象。

哺乳動物佔據了地球每個角落:高山上的羚羊,草原上的牛、羊,原野上的駿馬,空中的蝙蝠,地下的鼴鼠以及重新返回海洋的鯨、海脈和海豹等等。

 

誰將是新世界的統治者呢?

在非洲和亞洲的森林堙A攀著樹枝搖來蕩去的靈長類是最有希望的。

它們的前腿和後腿開始分工:後腿支撐身體,前腿經常用來試探做點什麼,越來越像胳臂。手和腳都能抓東西,還可以把自己懸挂在樹上,手指和腳趾越來越長,使古猿的拇指能和其餘四指相對,成為動物界最靈巧的手。

 

古猿的樹棲生活需要有一雙好眼睛,它的兩隻眼睛能夠同時盯住一件東西,這是狗、兔等哺乳動物所辦不到的。

它可以將食物用手送到嘴堙A所以嘴越來越小,腦子越來越大,智力越來越發達。

它們一直在成功地進化。

 

在離現今很近的300萬年前,地球又發生了變化,冰雪從北部和山地向南方的平原擴展。那些不耐寒,又來不及退卻的生物都死亡了。

 

居住在樹上的靈長類向南方的森林轉移,其中一種古猿開始從樹上下到地面上來生活。當冰雪又一次從北方襲來的時候,古猿分成了兩支。

 

一支繼續向南方的森林轉移,繼續過著適合森林環境的樹上生活,於是發展成今天的長臂猿、大猩猩和黑猩猩。

它們和人極其相似,無論是血型、骨骼,甚至面部表情和萌芽狀態的意識都和現今人類相似;

而另一支古猿則適應了陸上地面生活,沒有森林它們照樣能夠謀生。

它們終於熬過艱苦和嚴寒的歲月,前赴後繼,一代又一代頑強地生活下來,終於進化成人類的近祖--猿人。

 

位於北京周口店的北京猿人,生活在50萬年前。

最早的猿人從製造簡單的工具開始走上向人進化的道路。

勞動使猿人脫離了動物狀態,進入了人的世紀。

 

近代古人用自己的勞動和智慧,依靠工具的不斷革新,把大自然改造得更適合自己生活的需要。

 

  現在我們回顧一下整個生命起源和進化、演變的漫長歷程。

如果把地球生成以來的漫長的地質年代,"壓縮"到一年12個月內,那麼:

 

  地球一月形成,地殼二月凝結,原始海洋三月堬ㄔ矷A

最初的生命在四月堨X現,最早的化石在五月塈峖芋A

恐龍在12月中旬主宰一切,最早的靈長類在12月下旬出現,

而人的時代在一年最後一天才開始出現。

事實上,他真正脫離動物變為人,應是1231日夜晚10點鐘左右。

 

  (資料來源:中國科普博覽-生物發展的新紀元)

 

(四)植物進化的歷程

植物進化的歷程     

植物與動物的分異

    

  按照生物的五界分類系統,植物和動物作為生物的兩個高層次分類階元,是分別從另一個階元——原生生物界的一些不同門類中進化而來,而且與後者是呈並列關係的。

  這樣的分類系統突出了生物各大階元之間存在的從簡單到複雜、由低級至高級的層次關係。

  但是,它也有不足之處。特別是沒有反映現代生物的兩個最基本和最進步類群——動物與植物的系統關係及其歷史淵源。

 

  實際上,植物與動物的祖先類型不僅都可以在原生生物中找到,而且它們在原始生物中的祖先類型甚至具有一定的同一性。

這種同一性在現代的一種原始生物-眼蟲身上還可以找到。

 

眼蟲或裸藻

 

  眼蟲是一種生活在水中的單細胞原生生物。

身體呈長梭形或圓柱形,前端有一個凹口,由此伸出一根鞭毛,其擺動在水中產生的反作用力能夠推動身體運動;

凹口的下方有一個具有感光機能的紅色的眼點(眼蟲的名稱就因具有眼點而得)。

如果把它們放在含有有機物的水中,眼蟲能夠靠細胞膜吸取水堛漲鳥鱆哄妣鼓哄芋A過著動物式的異養生活。

這些性質使動物學家認為,眼蟲是一種“原生動物”。

但是同時,眼蟲的細胞卻又有含葉綠素的葉綠體,能夠進行光合作用,自己製造營養。

因此,植物學家認為,它是一種“原生植物”;

由於它的細胞外面沒有細胞壁,植物學家給它起了另外一個名字——裸藻。

 

眼蟲的這種“動物植物雙重性”使許多科學家相信,動物與植物有共同的祖先——它很可能就是與眼蟲類似的、某種生活在遠古水域中的單細胞原生生物。

在漫長的進化過程中,它們當中的某些分子伴隨著基因組的變化加強了運動、攝食的結構和功能,同時逐步“丟失”了進行光合作用的結構和功能,最終生活方式轉變成為完全的異養;

另外一些分子則伴隨著基因組的其他方式的變化向著完全自養的方式轉變。

前一種方式代表著最早的動物的產生,後一種方式代表著最早的植物的出現。

 

  原始的原生動物和原生植物分異伊始都是單細胞的,

隨後,它們分別向多細胞方向發展。

  在古生物學界,對植物與動物分異時間的認識是隨著化石的不斷發現與積累、新的研究思想、研究方法的進步以及學科交叉的相互影響而不斷更新的。

 

  早在達爾文於1859年發表《物種起源》之時,他就同時以實事求是的科學態度提出了當時的進化論所存在的難點,其中之一就是著名的“寒武紀爆發”。

 

  所謂的寒武紀爆發是指科學家在距今57千萬年前到5億年前的地層中發現的似乎是突然出現的眾多的化石動物類群,其中包括海綿動物、腔腸動物、環節動物、軟體動物、節肢動物、腕足動物、棘皮動物以及原始的脊索動物。

 

根據這些發現,一些科學家認為這些動物在地球上是以一種爆發式的過程突然地出現在地球上的,同時,這種動物的爆發也說明了動植物分野的開始,

因此他們推測,動植物分異的時間近於6億年前的寒武紀之初。

 

到了1949年,古生物學家斯帕堮璁b澳大利亞南部阿得雷德山脈以北的埃迪卡拉地區,發現了數量眾多的無骨骼的海洋無脊椎動物化石,並把這一化石動物群的時代判定為寒武紀早期。

 

可是10年後,古生物學家格拉斯南經過對這個動物群的認真細緻研究,得出了三個不同凡響的結論:

1)這個化石動物群中無論是腔腸動物、環節動物還是節肢動物,它們當中都沒有發現任何寒武紀的屬種;

2)這個化石群中的微體化石組成與好望角的微體化石組成毫不相同;

3)埋藏著這個化石動物群的邦特岩層有1000米厚,與它上面覆蓋的寒武紀地層之間並不連續(這在地層學上叫做不整合接觸),因此邦特岩層應屬於與寒武紀不同的地質年代。

 

1960年召開的國際地質學大會上,科學界正式把這個化石動物群命名為埃迪卡拉動物群。

此後進行的多種手段絕對年齡的測定表明,埃迪卡拉動物群的年代為距今68千萬年至62千萬年。

1974年,國際地質科學聯合會將埃迪卡拉動物群確定為前寒武紀晚期的動物群。

至此,古生物學家把無脊椎動物在地球上大規模出現的時間推前了,因此動植物分異的時間也被認為比6億年前更加久遠。

 

就在埃迪卡拉動物群被正確地重新認識的同時,以真核生物所形成的植物為主的植物化石的發現與研究也有了突破。

1969年克勞德在美國加利福尼亞東部的貝克泉組地層中、發現了生活於13億年前的單細胞的綠菌和金藻化石;

1971年舍夫和他的同事在澳大利亞苦泉組地層中、發現了一些生存於9億年前屬於甲藻類、紅藻類和綠藻類的植物化石。

 

70年代中期以來,前寒武紀的動植物化石的發現愈來愈多。

一方面,已經發現的化石群在數量上和發現地點上都有增多,例如埃迪卡拉動物群現已經在西南非、北美、英國、斯堪的維納半島、蘇聯、中國等地的前寒武紀晚期地層中先後被發現,化石群的成員由最初的5個屬發展到了19個屬,到80年代初則已鑒定出了56個屬。

另一方面,新的化石群時有發現,例如中國學者在安徽省淮南地區的前寒武紀晚期地層中發現了豐富的須腕動物和環節動物化石,其標本和內部構造的清晰、完好程度在國內外都非常罕見,已鑒定出距今74千萬年前的須腕 動物化石和距今84千萬年的環節動物化石7個屬。

 

  須腕動物和環節動物都是屬於高等的無脊椎動物,因此,學者們認為在此之前動物已有一段相當長的發展史,因此認為動植物的分野始於10億多年前。

 

20世紀70年代以來,一些學者研究了蛋白質的分子結構。

蛋白質是由氨基酸組成的化合物,許多氨基酸分子以鏈狀的多肽連接在一起組成蛋白質。一個蛋白質分子由一個或多個多肽鏈組成。

多肽鏈上的氨基酸排列順序組成蛋白質分子的初級結構。

蛋白質的初級結構-氨基酸的排列順序,不但決定了蛋白質分子的二級、三級、甚至四級結構,而且從初級結構的差異可反映出不同物種之間的遺傳差異、和物種之間的親緣關係。

 

迄今為止,科學家們已經弄清了數百種蛋白質分子的初級結構,所建立的分子進化系統與傳統的分類系統基本吻合。

這說明生物物種的分子進化和形態進化基本上是一致的。

1982年,分子生物學家柳思尼考選擇了在大多數無脊椎動物和全部脊椎動物中都存在的血紅蛋白和肌紅蛋白進行研究,結果表明無脊椎動物至少在10億年前就已經出現了。

另外一些學者對細胞色素C的研究則表明,

地球上動植物的分異時間甚至遠在13~12億年前。

(資料來源:中國科普博覽)

 

(五)現代生態系統中的藻類

現代生態系統中的藻類 

   

  藻類是植物界的低等類型。它們種類繁多,估計有18千種,分別屬於綠藻類、矽藻類、金藻類、紅藻類和褐藻類。它們廣泛地分佈在地球上的各種水域堙C

 

  藻類具有成分為纖維素的細胞壁,這是它們作為植物的一項重要特徵。

 

衣藻

 

  衣藻等較為原始的綠藻是單細胞植物,有眼點和兩條鞭毛,能夠運動,以營養細胞進行繁殖。

地質歷史時期這類原始性的綠藻發展出了更高級的綠藻和其他藻類。

 

  綠藻廣泛分佈在流動比較緩慢而且水深較淺的淡水水域堙A海洋中只有少數的種類。

也有一些綠藻生活在土塊表面和樹皮上,還有的與真菌共生形成地衣。

有些綠藻甚至可以與動物共生:

例如,綠水螅之所以呈現綠色,就是因為它與單細胞的綠藻共生的結果。

 

水綿

 

  綠藻的形態結構多種多樣。

衣藻、原球藻、綠球藻等是單細胞的。

水綿、柵列藻、空球藻、水網藻、團藻等是多細胞群體。

石蓴、滸苔等較為高等的綠藻由細胞群形成片狀或管狀。

有的綠藻藻體一個細胞埵釵h個細胞核:

例如管藻;還有的多細胞綠藻細胞之間在外形上已經有了初步的分化,

例如輪藻有輪生的分枝。

 

  綠藻種類繁多,分佈廣闊,而且繁殖率快,它們構成了地球上各種水域中主要的初級產生者。

它們利用陽光和水中的無機營養成分,以光合作用將二氧化碳合成為有機物,為整個水生態系統的能量流動和物質迴圈起到了重要的作用。

綠藻的光合色素和光合片層的結構蛋白與高等植物的一樣,因此科學家認為高等植物起源於綠藻。

 

紫菜

 

  金藻和矽藻的藻體顏色呈黃色至金棕色,這是因為它們載色體內雖然含有葉綠素a,但是更含有β-胡蘿蔔素和類似於葉黃素的藻黃素,而且後兩種色素的含量較大,因此使藻體顏色偏黃。

 

  金藻包括的種類也相當多,有的是單細胞,有的是分化不深的細胞群體。有些種類有鞭毛,有些則沒有。

 

石花菜

 

  矽藻的細胞壁含有矽質,整個細胞形狀象小盒子一樣,通常由兩片蓋在一起的殼片組成。殼片上有矽質沉積,並且形成各種花紋。

 

矽藻種類繁多,但都是單細胞的浮游植物或底棲植物。

矽藻的繁殖率很高,光合作用能力也很強,因此它們是水域、尤其是海洋中的重要生產者。海洋矽藻的繁殖有明顯的季節性差異。

此外,由於矽藻殼含有大量不能溶解或不能被取食者消化的矽酸鈣、二氧化矽等矽質物,它們死亡後遺留在海底的藻殼大量堆積後就能夠構成矽藻土。

 

海帶

 

  紅藻的藻體有的是絲狀,有的是片狀,有的是樹枝狀。

它們絕大多數都生活在海堙A細胞有較為堅固的細胞壁,其中纖維素成分較多,細胞群體有膠質包裹。

紅藻的細胞內有載色體,其中含有葉綠素ab,還有α胡蘿蔔素、葉黃素以及大量的藻紅素。

這些色素在不同紅藻中的不同含量組合使得藻體呈現紫色、紫紅色或紅色。

其中,藻紅素是紅藻所特有的。我們經常食用的紫菜以及製造瓊脂所需要的石花菜都屬於紅藻類。

 

  褐藻都是海生藻類,有1500多種,它們的個體都是大型的或較大型的,例如人類經常食用的海帶長度一般可長到24米,巨藻群則被形象地稱為“海中森林”,而馬尾藻聚生的海區構成馬尾藻海,船隻航行都不得不避開它。

 

  褐藻體內含有較多的葉黃素,使得藻體呈棕黃色,因此褐藻又稱為棕藻。      

(資料來源:中國科普覽)

(編輯完稿52日)