生物學的歷史82
1. 有許多種光合細菌沒有「葉綠素a」或「葉綠素b」,這二種色素是高等植物用來捕捉光子的主要色素。細菌有其他種類的葉綠素,稱為細菌葉綠素bacteriochlorophylls。
2. 光合細菌與高等植物不一樣,不論是紫細菌或是綠細菌,都不會使用「水」來取得光合作用所需的「電子」,同時也不會製造「氧」分子。
3. 綠細菌或紫細菌的光合作用過程中是絕對「厭氧的anaerobic」,它沒有辦法在有氧的環境中進行。
4. 真細菌中有二類細菌含有「葉綠素a2 chlorophyll a2」,就是「藍綠菌cyanobacteria」(注)和「原綠藻門prochlorophyta」,它們會從「水」中取得光合作用所需的「電子」,並且產生副產品「氧氣」。注:藍綠菌,有的翻譯為藍綠藻。
5. 藍綠菌的祖先,很可能就是23億年前,讓大氣層出現氧氣的主要貢獻者。根據「內共生假說endosymbiotic hypothesis」,其中一種藍綠菌,很可能是跟其他細菌共生,成為「真核葉綠體」的來源。
6. 藍綠菌,是會行光合作用的細菌中的最大族群;它們是原核單細胞,或是絲狀光合有機體。藍綠菌通常比真細菌大隻,但是比真核細胞小隻,雖然有部分藍綠菌的大小與某些真細菌、某些真核細胞差不多。
7. 所有藍綠菌都有「光合色素」(注),這些色素位於扁平、膜狀、像圓盤的東西裡面,這個東西叫做「類囊體thylakoids」;但是類囊體並沒有被「葉綠體chloroplasts」包裹起來(這是高等植物的特有現象)。
注:藍綠菌的光合色素,包括「胡蘿蔔素carotenoid」和「葉綠素a chlorophyll a」。
8. 有許多藍綠菌身上也有藍色色素,某些種類的藍綠菌有紅色色素。藍綠菌有藍色色素和葉綠素Ⅱ,讓他們有藍綠色澤,甚至黑色、黃色、紅色、草綠色與其他種種顏色。紅海Red Sea,週期性地泛紅,主因是那些細菌物種含有大量的紅色素。
9. 藍綠菌有一個特殊而重要的能力,把大氣中遊走的氮固定下來。特別會固定氮氣的族群,外型通常是絲狀的,絲狀的藍綠菌會製造出特化的細胞,稱為「異形細胞heterocyst」,在缺氧的情況下,這種細胞會進行氮氣固定作用。
10. 某些「藍綠菌」分佈的生活環境,非常荒涼貧瘠,幾乎沒有其他「有機體」能住在那裡,可以說,這些固氮物種所需的營養,是已知生物中,最少、最簡單的。
11. 藍綠菌,除了大氣中本來就可提供的「氮氣」和「二氧化碳」,只需要「水」、「光」和某些礦物質。
12. 許多藍綠菌生活在乾淨的水中,有一些藍綠菌是水生生物。某些藍綠菌,常出現在土壤表面或土壤裡面,其中有些族群會住在特別缺乏氮氣的土壤中,例如熱帶地區。
13. 有些藍綠菌,生長在潮濕的岩石、花盆和樹木的陰濕面等地區。藍綠菌在潮濕的懸崖岩壁生長得特別茂盛。
14. 池塘或湖泊如果有大量的有機物質,特別是含氮的化合物,通常就會繁殖出超大量(注)的藍綠菌,把水都染得非常綠,連水面下幾公分的東西都看不見。注:藍綠菌的數量多到像遍地開花那樣佔據棲息地一切空間,這個現象,稱為藻華blooms。
15. 有些「藻華bloos」會讓水發出明顯的豬圈臭味,阻礙水的循環流動,毒害生物體。某些種類的「藍綠菌」會跟「真菌」互利共生,組成「苔鮮」類植物。少數種類的藍綠菌會跟古細菌一起棲息在非常艱困的生活環境,例如世界各地的溫泉。(翻譯改寫Carol H. McFadden, William T. Keeton的《Biology-An Exploration of Life生物學》)
徐弘毅:
1. 所有的生物都要在三件事情上競爭:食物、交配、生存空間。物種分類,往往就是依據它們為了爭奪食物、交配與生存空間,所演化出來的特徵來決定。這就是,達爾文仔細描繪雀鳥的嘴喙的原因,嘴喙是爭奪食物而演化的器官。
2. 對會行光合作用的生物來說,食物包括它們從光子中取得的能量,所以,光合細菌的色素是分類的關鍵;每一種色素取得光能的方法、光波種類不同,如同吃種子、吃蟲子、吃水果的雀鳥嘴喙造型不同。
3. 物競天擇的壓力,使互相競爭的生物物種愈來愈多元。早期的地球沒有氧氣,所以「紫細菌」或是「綠細菌」絕對厭氧沒關係,只要取得食物、光能、繁殖力強,就可以成為強勢物種。
4. 但是如果有某些光合細菌,例如藍綠菌,製造太多的副產品「氧氣」,污染了環境,那麼原本的厭氧光合菌,就變成不適應環境的弱勢物種,這是競爭對手造成的天擇。
5. 藍綠菌要從「水」中取得電子,來行光合作用,如果有某些生物物種,能夠穩定地儲存「水」份,那麼自然而然就發生「共生」現象;互利共生的物種因為能夠互補所需,比單打獨鬥的藍綠菌更有競爭優勢,因此,與其他物種共生的藍綠菌,就成為優勢物種,這很可能就是高等植物葉綠體的起因。
沒有留言:
張貼留言