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地球上最早出現的生物的生命形式
地球上最早出現的生物的生命形式
更新时间:2024-10-07 17:20:35

藻類是地球上最早出現的生物類群之一,經過持續不斷的演變,它們的生長版圖逐漸擴大。由海水到河口,再由河口進入河川或淡水湖泊。有些适應力超強的種類,甚至變為湖泊最常見的種類。

地球上最早出現的生物的生命形式(地球上最早出現的生物類群之一)1

危險之旅

球藻旅行可不簡單。球藻從離開溫暖海洋的懷抱開始,就展開了一段危險而艱辛的旅程,其困難的程度,不亞于人類登陸火星。淡水與海水的性質差異,使無機碳的溶解度降低,讓它要耗費更大的能量取得光合作用所需的原料;即便是不小心接觸到淡水,也有因滲透壓不平衡而漲破細胞的危險。

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此外,淡水裡的鈉離子濃度低,很多依賴鈉離子調節的營養鹽吸收機制,會因此而失調。所以,球藻面臨的第一個挑戰就是,如何将多餘的水擠出細胞,再調整自己的營養鹽攝取機制,使生活不虞匮乏。

科學的證據

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波羅的海曾經是一個鹽海,來自北海的海水會經由通道,流入此海域;冰河時期以後,通道縮減,波羅的海鹽分因北海海水的入流量減少而大量減少,由南至北也産生了一個穩定的鹽分梯度。到了波羅的海的北部,水的鹽分僅剩下0.1鹽度(pus);在那裡,除了小泡墨角藻以外,幾乎找不到其他海藻了。科學家發現,海藻繁殖率降低的主要原因有二:配子體(藻類的精子及卵子)的活動力降低,壽命變短,大大減少了精、卵配對的機會;就算精、卵有辦法相遇,多精子受精的比率也偏高。

得天獨厚的小泡墨角藻何以能在這裡生養呢?科學家取來生長在北海、中波羅的海、北波羅的海及河口地的小泡墨角藻做比較,發現生長在北波羅的海的族群,除了卵子的釋出率比精子高4倍外,卵子受精後,膜電位維持在高電位的時間也較長,足以降低其他精子再次結合的幾率,提高受精成功率。小泡墨角藻真是幸運呀。因着這支特别的族群,使它在這一次的環境變遷中,沒有從波羅的海北部消失。

紅藻的繁殖策略

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像許多高等植物與動物一樣,有性生殖與無性生殖的方式,在多數紅藻的生命過程中,會反複地交替出現。為了應對環境的變化與增加子孫的數量,紅藻的生殖方式,多得讓人目炫神迷。更令人驚訝的是,它們似乎都很熟稔地運用各種策略。科學家不隻一次發現,不同環境中的紅藻族群,采取無性或有性生殖方式的個體數量,有很大的變化,而且,在族群數量不足時,無性生殖似乎有取代有性生殖的趨勢。這其中的所有變通方式,都是生物曆經長久歲月演化出水的。科學家史戴司認為:“各種生殖策略中,蘊藏着無數的秘密,若我們仔細觀察它們的流轉變化,就有機會完全了解生物。”讓我們一起來學習這個有趣的議題吧。

有性生殖

在仙菜的雌配子體尖端存在受精毛,精子會由其頂端小孔滑入,與其底端的卵子細胞結合。雌配子體受精之後,會發育成果孢囊,裡面的果孢子成熟後,即會散出,變成孢子體。

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四分孢子的産生,是紅藻由孢子體變成配子體的一個重要過程。擁有雙套染色體的孢子體細胞,經由減數分裂,産生含單套染色體的四分孢子。四分孢子成熟後會由孢子囊散出,随後發育成雌、雄配子體。其間的分配比例,會因環境不同而異。

無性生殖

在水生植物葉柄上,濃密的黑色短毛是一種淡水紅藻,我們稱它為叢枝奧杜藻。它有兩種無性生殖策略,一種是匍匐生殖,通過匍匐絲爬滿整個葉柄;另一種則是通過單孢子繁殖。挂在枝條上的手指狀短枝的頂端,被染劑染為深紫色的橢圓形小球,就是單孢子。單孢子成熟後,會脫離母枝,随着水流漂散他處,增加族群繁殖空間。

藻類也有性激素

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與紅藻相比,褐藻的生殖策略,可能相對靈活得多。它們的雌、雄配子都具鞭毛,能在水中自由活動,尋找新的生活空間,以減少同種之間競争的壓力。以長囊水雲為例,雌配子脫離母株之後,大約有24小時的時間,尋找着床點。待其順利降落,就會開始散發性激素,引導雄配子前來交配。聰明的雄配子,除了有明亮的眼,能感應光線外,也有靈敏的鼻,能清楚地分辨自己是離香味越來越遠呢,還是越來越近。所以,找尋“心上人”的工作,一點也不困難。雄配子趕到雌配子身旁後,會輕輕落在她的身上,和其他兼程趕來的雄配子們,一同等候雌配子的抉擇。雀屏中選的雄配子,随後就和雌配子完成婚配,展開新生活。

原來都是小分子

所有褐藻的性激素,都是化學結構近似的揮發性芳香化合物,近似褐藻的藻類,也常合成相同的性激素。神奇的是,在自然界中異種雜交的幾率很低。因為雌、雄配子接合的過程,是高專一性的;即便是同一種,若二者是來自無法契合的品系,也無法完成交配。為的隻是确保後代子孫健健康康,存活率高。

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長囊水雲的性激素是ectocarpene。雄配子對其敏感度極高,費洛蒙分子的濃度,隻要高于6.1×10-13M,就可以促使雄配子聚集。換句話說,每毫升海水裡,隻要有一個分子,就足以引發反應。交配成功之後,随即萌發為孢子體,進入另一個生命過程。

一個小小的化學分子,就可以牽成一段姻緣。行文至此,深深感到藻類在擇偶方面,實在比我們人類高明許多。珊瑚并不是唯一能集體産卵的水中生物。為了争取生存空間,珊瑚礁上的藻類,也使用同樣的伎倆;選一個良辰吉時,精卵齊放,完成婚禮。

見證大自然的奇觀

多虧了一位體魄強壯的年輕科學家克利福敦,在巴拿馬聖伯拉斯角耐心守候,才發現了其中的奧妙。1994年10月26日清晨5:53,非常意外地,他撞見巴拿馬沿岸鈣扇藻集體産卵的壯觀場面,讓他下定決心,投入這項有趣的研究工作。到次年5月12日為止,他總共看到了分别屬于8種綠藻的38次集體産卵。從6月到11月的5個月當中,他為了更仔細地觀察綠藻集體産卵,每天潛水兩次(分别是清晨5:30至7:00與2:30至4:00的兩個區段間),在水裡耗着,等待綠藻産卵。終于,皇天不負苦心人,他記錄下了這個十分有計劃性的自然奇觀。

綠藻的婚禮

幾千個個體,在一夜之間,為孵化做好準備。再于次日清晨的短短5~15分鐘内,同時釋放成熟的配子,其濃度之高,可将海水的能見度,瞬間降至一米以下。配子釋出後,隻有40~60分鐘的時間,尋求配對。随後,就和受精卵一起下沉,使海水再度澄清。這場戲劇化的演出,從藻體準備繁殖,到其功成身退,才短短不到一天半的時間。

水溫高低與光線強度是控制集體産卵的兩大因素。不同種類綠藻的環境需求不同,因此,各種藻類的配子體,可以互不幹擾地,在日出前後的3小時内,陸續釋放出來,完成繁衍子孫的大事。

大自然是不是很神奇、奧妙呢?冥冥之中,似乎有一股整合與組織的力量,讓生活于其中的蒼生萬物,在繁忙的生命過程中,一步也不踏錯。

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