2012年2月20日 星期一

單胞藻十分類似古代的綠藻

生物學的歷史97
1.   單細胞的綠藻:「單胞藻Chlamydomonas」,可能十分類似古代的有機體綠藻的祖先。
2.   單胞藻有許多物種生活在溝渠、池塘和淡水中,也常生活在土地裡。一個單胞藻,形狀是卵型的,前頭有二個鞭毛,身體裡面有很大的杯狀葉綠體
3.   單胞藻通常會無性生殖分裂成4個、8個、16個或更多的子細胞,這些子細胞會長出細胞壁和鞭毛,然後打破母細胞跑出來,成為「遊走孢子zoospores」。
4.   遊走孢子是會活動、無性生殖的細胞,不過它們並不是像精卵那樣的「配子gametes」。很快地,每個遊走孢子都長大,完全了無性生殖循環。
5.   在某些情況下,單胞藻會以「有性生殖」當成生命週期的主要型態。成熟的單胞藻有絲分裂產生許多「配子細胞gamete cells」,這些「配子細胞」發展出細胞壁和鞭毛以後,就從母細胞裡面跑出來。
6.   然後,2個配子細胞結合(類似精卵結合),產生一個「雙倍體diploid」細胞—接合子zygote,接合子會長出很厚的細胞壁。
7.   當外在環境適合生長,接合子就會發育,透過減數分裂繁殖出4個(或8個)新的鞭毛單倍體,然後從接合子跑出來,到外面有水的環境生活。這些新細胞很快地成熟長大,並且完成有性生殖循環。
8.   多數單胞藻物種的有性生殖模式單純,所以,它們是研究有性生殖產生方式的好教材。
9.   這些配子的外觀十分相似,沒有辦法分辨誰是雄配子(精),誰是雌配子(卵),這種情況稱為「同型配子isogamy」;這很可能是藻類的原始型態。
10. 「單胞藻chlamydomonas」的「同型配子isogamy」,除了體型小一點之外,跟母細胞非常相似;「同型配子isogamy」可看作是小號的單胞藻,它們會互相結合,這種行為就像精卵之類的「配子」。
11. 單胞藻的生命模式,很可能就是古代生物的情形,演化到後來,配子特化成有陰陽二性細胞(精或卵),這就是多數高等植物和動物的特徵。
n     翻譯編寫Carol H. McFadden, William T. Keeton的《Biology-An Exploration of Life生物學》;圖片來源:Biologyjunction.com、維基百科

徐弘毅:
1.   成熟的單胞藻有「粒腺體」與「葉綠體」,粒腺體是動物細胞攝取能量的胞器,葉綠體與粒腺體是植物細胞攝取能量的主要胞器。
2.   依據內共生理論,葉綠體或粒腺體很可能是寄居在一個大細胞內的小細胞。那麼,單胞藻就是同時被葉綠體與粒腺體寄居。這樣有什麼生存優勢嗎?
3.   葉綠體能夠捕捉太陽的能量,協助身體代謝、合成澱粉等醣類分子儲存能量。葉綠體製造的澱粉等醣類分子,被胞器消化之後,粒腺體能夠把澱粉等醣類分子食物,轉換成胞器需要的能量貨幣ATP,源源不絕地供應能量。
4.   單胞藻同時有葉綠體與粒腺體,就像同時擁有二座發電廠,如果它在自然界的競爭對手只有一座發電廠,那麼,單胞藻就是最有競爭力的。
5.   葉綠體有太陽光照的時候,吸收「二氧化碳」,排放「氧氣」與「水」。粒腺體吸收「氧」,排放「二氧化碳」。有太陽的時候,粒腺體吸收的剛好是葉綠體的排放的產物。
6.   單胞藻自己就是一個平衡的生態系統,它讓二種寄居的物種,粒腺體、葉綠體在自己的體內找到共生的平衡點。
7.   粒腺體、葉綠體進入單胞藻,也刺激單胞藻內原有的胞器演化出新的功能,更有效分工,例如能修飾、分配蛋白質的高基氏體。自然界的地球生態,動物(粒腺體族群)與植物(葉綠體族群),就像是單胞藻體內平衡系統的放大版。
8.   不同的族群要共生,社會或組織必須有一套公平正義的標準,讓每個人自由競爭,按照個人所行來報應,然後社會才能達到生態平衡。
9.   基督教的誕生,就是因為耶穌、保羅訂下各種「大的服侍小的」道德標準,使徒全力以赴實踐,才使得各種人才都願意在教會中發揮才能。美國、英國、德國就是以基督教教會為雛形發展出來的社會,也成為國際上最重視人權與公平正義的國家。
10. 「基督徒的生活守則」,就是基督徒平常生活的時候,要互相提醒、互相學習的生活重點,每一個項目都要熟練,要有誠意
11.基督徒的生活守則【達羅馬人書129~21節】愛人不可虛假;惡要厭惡,善要親近。
12.愛弟兄,要彼此親熱;恭敬人,要彼此推讓。 殷勤不可懶惰。要心裡火熱,常常服事主。
13.在指望中要喜樂,在患難中要忍耐,禱告要恆切。聖徒缺乏要幫補;客要一味的款待。
14.逼迫你們的,要給他們祝福;只要祝福,不可咒詛。 與喜樂的人要同樂;與哀哭的人要同哭。(要有同理心
16. 不要以惡報惡;眾人以為美的事要留心去作。若是能行,總要盡力與眾人和睦。
17. 親愛的弟兄,不要自己伸冤,寧可讓步,聽憑主怒(或作:讓人發怒);因為經上記著:主說:伸冤在我;我必報應。


1.    "看起來,原始的綠藻沒有明顯動植物的區分。" 植物細胞也有粒線體,所以粒線體的有無應該不能作為區分動植物的標準。
2.    "單胞藻就是同時被葉綠體與粒腺體寄生" 因為雙方都得利,所以應該算是一種互利共生,而不是寄生。
3.    單胞藻不會吞噬其他微生物,營養來源完全來自日光,因此粒線體的原料來源應是儲存的澱粉及蛋白質,不是食物。
4.    根據內共生假說,在葉綠體入侵以前,高基氏體已經演化出現,並不是入侵之後才出現的。
以上是本人幾點淺見,希望這篇整理完善的好文章更完善精確,如有錯誤,請不吝指正吹毛求疵的某高中生

徐弘毅回應網友:
1.     「看起來,原始的綠藻沒有明顯動植物的區分。植物細胞也有粒線體,所以粒線體的有無應該不能作為區分動植物的標準。」你說得對,粒線體存在於動物與植物中,他們都能進行呼吸作用,植物的特徵是能捕捉太陽能的葉綠體,我已經修改了。
2.     「單胞藻就是同時被葉綠體與粒腺體寄生"因為雙方都得利,所以應該算是一種互利共生,而不是寄生。」一般的語言習慣認為,「寄生parasitic」有利用宿主、榨乾宿主的負面意思,因此Carol H. McFadden, William T. Keeton用「居住resident」在宿主host體內來說明
3.     但是葉綠體與粒腺體住在單胞藻體內,翻譯成「居住」又會有一種誤解,就是居住的意思是葉綠體與粒腺體是「住戶」,單胞藻是「房子」,「住戶」與「房子」之間的關係是房子保護住戶,住戶並沒有提供什麼利益給房子,房子折舊了,住戶就可以離開了,這是一種片利關係,而不是互利共生關係,所以翻譯成「居住」,也好像意思不太精確。
4.     也許翻譯為「單胞藻內是同時被葉綠體與粒腺體寄居」會更恰當。但是我認為實際上葉綠體與粒腺體的謀生方式就是寄生在單胞藻內,屬於一種對宿主有利的寄生,是符合互利共生原則的寄生。維基百科把粒腺體翻譯為「寄主」,也是把粒腺體看成是一種寄生。
5.     我認為互利共生的情況應該分為二類,第一類是寄居或寄生,第二類是混居
6.     一、寄居或寄生:這種情況是二種互利共生的生物,其中一種生物入侵到另一種生物的體內居住,例如固氮細菌生長在豆科植物的根瘤內,能消化纖維質的微生物居住在牛的消化道內。
7.     二、混居:二種互利共生的生物各自獨立,緊密靠在一起生活。海葵住在寄居蟹背上,海葵觸手保護寄居蟹,寄居蟹提供食物給海葵;地衣由藻類和真菌組成,藻類住在真菌的菌絲縫隙間,真菌提供二氧化碳、水分、礦物鹽和保護給藻類,藻類進行光合作用提供碳水化合物和氧給真菌。
8.     「單胞藻不會吞噬其他微生物,營養來源完全來自日光,因此粒線體的原料來源應是儲存的澱粉及蛋白質,不是食物。」我說的粒腺體的食物是指葉綠體光合作用的產物,包括澱粉及蛋白質,我加上註解說明。
9.     「根據內共生假說,在葉綠體入侵以前,高基氏體已經演化出現,並不是入侵之後才出現的。」高基氏體確實在葉綠體入侵之前已經演化出現。
10. 「單胞藻自己就是一個平衡的生態系統,它讓二種寄居的物種,粒腺體、葉綠體在自己的體內找到共生的平衡點,也因此有餘裕演化出更精密的胞器,例如能修飾、分配蛋白質的高基氏體。」意思是粒腺體、葉綠體進入單胞藻,會刺激單胞藻內的原有胞器演化出新功能,更能有效分工。我修正文句了。
11. Carol H. McFadden, William T. Keeton所著的Biology-An Exploration of Life853頁指出「大部分的研究相信,核膜是比較早出現的特徵,在與粒腺體共生之前就已經存在。……而粒腺體的內共生適應和內質網、高基氏體的發展則在核膜之後出現,葉綠體則是最後加入的。
12. 依據這一段描述,演化順序是:1.宿主真核細胞的核膜。2.入侵真核細胞寄居的粒腺體與內質網、高基氏體互相適應演化。3.葉綠體加入真核細胞寄居,再次刺激真核細胞的胞器互相適應演化。
13. 如果沒有粒腺體也沒有葉綠體,真核細胞必須自己捕捉食物,自己消化食物,自己把食物變成能量分子ATP
14. 粒腺體進入真核細胞後,粒腺體分攤製造能量分子ATP的工作,因此真核細胞不需要自己製造能量分子,只要強化捕捉食物與消化食物的能力就可以了,這促成某些胞器退化消失或原有的功能退化,或舊有的胞器蛻變出新功能,內質網與高基氏體可能是原有的胞器退化之後產生的新胞器,也可能是原有胞器蛻變新功能。
15. 在葉綠體沒有進入真核細胞之前,真核細胞是必須對外捕捉食物來生存;葉綠體進入真核細胞共生之後,真核細胞可以透過捕捉陽光、固定空氣中的碳來製造碳水化合物;面對截然不同的謀生方式,宿主真核細胞內的內質網與高基氏體等胞器的功能又會再度演化,適應現實的需求。

沒有留言:

張貼留言