AL123 人文社科免费专区文学 2023-01-03

植物的战斗_AZW3_MOBI_EPUB_汪诘

内容节选

第一章它们不是植物，却选择当一株植物第一节蓝细菌，最佳合伙人意大利植物学家斯特凡诺·曼库索在他的书里估算过(1)，地球上的生物总量，大约99.7%都是由植物构成的。曼库索没有公开他的推算方法，但是，对于99.7%都是植物这个数值，他显得信心满满。一些更保守的计算认为，地球上的植物大约占生物总量的82%，微生物、藻类和真菌大概占17%，剩下不足1%的生物是人类和各种动物。不管哪一种算法，植物正主宰着这个世界这件事情，肯定是不容置疑的，这与我们在前面提到的植物有着比动物高效得多的能量获取方式是完全吻合的。那么，到底是什么本领让植物获得了这种压倒性的生存力量呢？我估计你已经轻声说出答案了。没错，答案就是：光合作用。不过，植物可不是天生就具有光合作用能力的。是因为植物的远古祖先找到了一个非常靠谱的合伙人，才把植物这个小公司做成了大企业。这个合伙人就是蓝细菌。我们的故事，要从35亿年前开始讲起。 35亿年前，一些原核生物在地球上出现了。如果你觉得原核生物这个名词缺乏熟悉感，那么你大可以直接把它们叫作细菌。细菌是一些细胞里连细胞核都没有的简单生命。它们结构简单、个体微小。它们身体的遗传物质被细胞膜包裹着，进行着很原始但是非常复杂的生命活动。在营养充足的时候，只需要短短的几分钟，它们的数量就能增加一倍。超快的繁殖速度意味着原核生物们可以在短时间内产生数量极其庞大的后代，这里面当然也包含大量发生变异的个体。你只需要想一想那些短时间里就能产生抗药性的超级细菌，就能理解原核生物对严酷环境的适应能力有多么强了。不过，超强的繁殖和变异能力只不过是细菌的常规武器，它们还有一种超级武器，能够以一种常人无法想象的方式传播基因。这种超级武器才是细菌在地球上长盛不衰的秘密。我们都知道，生物可以通过繁殖后代来传承自己的基因。但是，对于细菌这个层面的微生物来说，还有一种更厉害的传播基因的方法，叫作基因横向转移。蕨类植物和蓝细菌法国生物学温森特·道宾一直从事细菌基因组方面的相关研究。他发现，基因横向转移的现象在生物界无处不在，甚至随时随地都在发生。这种现象之所以在细菌身上很常见，是因为原核生物对外来基因缺乏防范机制，它们很容易接受外来基因并与其融为一体。但是，高等生物的细胞对于自身基因的保护机制就比较健全，接受了外来基因的细胞会被免疫机制摧毁或者清除。所以，高等动植物之中，很少会发生基因横向转移的事件。基因横向转移这件事，让演化的发生变得极其偶然和灵活。如果把一套完整的DNA看作一辆汽车，那么从亲代到子代的遗传和变异，大概就相当于今天洗洗车、明天吸吸尘这样的小改变，这样的改变肯定是非常缓慢的。但是，有了基因横向转移之后就不一样了。一次基因横向转移，就相当于换了一次轮胎，或者安装了一个新的雨刷器这么大的改变。只要一个细菌演化出一个成功的基因，这个基因就完全有可能通过横向转移的方法，被其他的细菌获得。这种跨物种的基因转移刚刚被实验观察到的时候，引起了很大的社会轰动。因为从人类的视角来看，一个基因从一个生物体身上跑出来，进入另外一个生物体的细胞中，这就是今天让很多人闻之色变的转基因。但是，在生物学家眼里，这些现象再正常不过了，所有的生命都在使用相同的机制来复制体内的遗传物质，使用相同的基本密码来“读取”它们的基因。这些相似之处可以从它们的DNA中看到。在最初的几亿年里，细菌几乎把所有可能有效的生存方式试了个遍。早期的地球上没有氧气，细菌就练成了在没有氧气的环境中生存的办法。有专门利用硫化物的硫细菌，有专门依靠氧化铁来生存的铁细菌，还有硝化细菌、固氮细菌、氢细菌等很多奇怪的细菌，每一种细菌，都把一种与众不同的生存方式发挥到了极致。上面说到的一部分细菌，在后面的章节中还会陆续出场。本章咱们重点要讲的，是一种名叫蓝细菌的微生物。这个蓝细菌干了几件非常重要的、改变了生物圈格局的大事。目前已知蓝细菌诞生在35亿年前，它擅长的生存方式，就是大名鼎鼎的光合作用。因为蓝细菌大部分生活在海里，所以我们以前也把它们叫作蓝藻。当然，蓝细菌并不是藻类，之所以过去我们叫它们蓝藻，是因为蓝细菌的个体比一般的细菌要大得多，而且它们能进行光合作用，这些特点与藻类很相似。但从本质上来说，蓝细菌没有细胞核，是一种原核生物，它是细菌的亲戚。有科学研究估算，地球上有50%～85%的氧气是蓝细菌这类可以光合作用的微生物制造的。全世界的森林、草原所产生的氧气，竟然还没有这些蓝细菌产生的氧气多，这是不是很让人吃惊？更让人吃惊的是，那些森林和草原产生的氧气，本质上也是蓝细菌的功劳。 1883年春天的一个早晨，波恩大学的植物学家西姆珀早早地来到实验室，他想趁着实验室的其他同事上班之前完成一个实验。西姆珀要把叶绿体从燕麦的叶肉细胞中完整地分离出来，以便更好地观察它们的结构。在观察叶绿体的时......