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发信人: emacs (被淹死的鱼), 信区: Science
标  题: 《新疆域》绿色植物是如何形成的
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年06月15日15:55:34 星期六), 站内信件


                    绿色植物是如何形成的

    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。

    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。


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