2009年5月30日 星期六

生物學的歷史66(下)

徐弘毅:

1.      Carol H. McFadden, William T. Keeton:最早的光合自營菌,不會把水分子切開製造出氧氣。它們演化出各種吸收光能的色素工具(非葉綠素),並且啟動類似「循環性光磷酸化作用」的生化反應過程。

2.      由此可知,現在植物細胞的二種光合作用方式:1.電子循環路徑、2.電子非循環路徑。比較原始古老的是電子循環路徑,這也是為什麼,多數的植物都可見「循環路徑」。

3.      電子循環路徑的吸收光子的色素工具P700,一定與最早的合光自營菌的色素工具有許多類似之處。其中一個證據就是,電子循環路徑的色素釋放電子的時候,第一個接受到電子的分子是鐵硫複合物FeS都是古代地球環境很容易發現的物質,也是更古老的有機體(化學合成自營菌)的能量來源。

4.      Carol H. McFadden, William T. Keeton:有機體演化出更複雜的捕捉太陽能方式:「非循環性光磷酸化作用」和二氧化碳固定作用,30-35億年前誕生的原始藍藻細菌cyanobacteria很可能就是這方面的開山祖師。

5.      根據物競天擇的原理,有機體突然學會更有效捕捉太陽能的方法,將導致激烈的生態變化。比較無法捕捉能量的物種,成為弱勢物種甚至滅絕,比較會捕捉能量的物種或以它們為食物的物種,變成強勢物種,開始大量繁衍後代。

6.      如果30-35億年前誕生的原始藍藻細菌是當時的優勢物種,那麼,被它取代的優勢物種是誰?

7.      演化的原則是愈來愈趨複雜。因為藍綠藻是原核細胞,沒有細胞核的核膜,所以它不可能取代演化得更複雜、有核膜的真核細胞(許多細菌和動物、人類、植物的細胞都是真核細胞),它取代的一定是結構比它更簡單的有機體,那就是病毒

8.      所謂的「取代」,也不是完全滅絕原本的物種,因為暫居劣勢的物種也會演化來適應環境生存下去,至今地球上仍然到處都是病毒,許多病毒感染高等生物的基因之後又變種,成為適者生存的物種,其中有些甚至可以讓高等生物致命,像H1N1新型流感病毒就是如此。

9.      Carol H. McFadden, William T. Keeton:早期有機體的新陳代謝,因為環境缺氧,所以用糖解glycolysis與發酵反應fermentation(),取得能量。後來才演變成「有氧呼吸aerobic respiration」的生化反應途徑。

注:糖解作用:醣類在缺氧的情況下、分解成酸;發酵作用:酸轉變成二氧化碳與酒精。乳酸和酒精就是這類無氧呼吸的產物。

10.  這個演化史與現代細胞的呼吸作用階段順序相當,顯示現在高等動植物的細胞,是地球上長期物競天擇之後的最適物種,證明演化具有連續性。

11.  以動物細胞製造能量的粒腺體來說明。粒腺體的呼吸作用第一步是糖解作用,糖解作用會製造出2可儲存能量的「三磷酸腺核苷ATP」,如果缺氧,丙酮酸就會轉變成乳酸或乙醇,這就是發酵作用

12.  有氧的情況下,丙酮酸會進入細胞的「粒線體」,進行呼吸作用的第二、第三、第四步,產生32ATP。從ATP的數目可以看出來,有氧呼吸所吸取的能量,遠高於糖解作用或發酵作用。

13.  能量多,細胞才能夠做各種分化與活動,一般認為到了54千萬年前左右,「氧」在大氣的累積量達到現在的21%。因此,地球的生物應該是從54千萬年前開始大量演化成各種生物,這大約是地球的寒武紀Cambrian時期,化石顯示這個時期地球上突然出現了許多生命,不久之後出現魚類與藻類。

14.  不管異營細胞演化出多細膩的生化反應路徑,不管它們多會利用生活環境中的有機化合物,如果沒有演化出自營生物,所有的生物都會死光。原因不只是,那些營養會在被合成之前使用殆盡,有機體自己也會改變自然環境,使得自然環境無機合成有機化合物的速度愈來愈慢。

15.  只有消耗,沒有生產,生態不可能平衡。經濟學的原理也是如此,一個社會要供需平衡,除了刺激消費,必須提高人力素質擴大教育投資,增加各級學校體育、藝術師資與課程,加強環境保護,發展有機農業與環保健康的製造業。光刺激需求,而沒有擴大教育投資,這個國家一定會完蛋。

16.  細胞,接受一切競爭挑戰,不斷地演化;人類,也應該不斷接受挑戰,克服自己的弱點,訓練自己獨立自主。

17.  有機體,從倚賴環境合成好的氧份生活,到自己可以從環境合成氧份,再演化成會行光合作用,再演化成會利用氧與光合作用有機體加工產生更多能量。

18.  人類,從享受別人奮鬥的民主、經濟、文化果實,要再進一步去學習一技之長,養活自己,然後,還要再挑戰自己在德、智、體、群、美各方面的界線,主動學習,讓自己獨立自主,不斷進化。

19.  人類,還要學習經典、實踐經典,面對面地和歷史上的大師挑戰,比較自己跟大師的差異,用大師的眼光重新觀察自己,模仿大師的風範,學習大師的思考邏輯,花數十年甚至一輩子的時間,修正自己的習慣缺點

 

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