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植物進化的階梯

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最早的光合作用產物不是氧氣 ， 而是硫磺；最早的根的作用不是為了吸收水分；進化早期的植物都需要水環境才能繁殖 。在植物進化的階梯上有太多太多讓人意想不到的故事 。[div][div][div][div][div][div]35億年前 ， 光合作用第一次開始 ， 從此地球上的生物世界有了穩定的能源 。4.6億年前 ， 植物來到了陸地 。此后 ， 生命進化的階段從海洋擴展到陸地 。2.3億年前 ， 隨著種子、花朵等一系列結構的出現 ， 植物的繁殖擺脫了水環境的束縛 ， 綠色蔓延到地球的每一個角落 ， 為動物在不同的環境中繁殖提供了基礎 ， 孕育了包括人類在內的以不同方式利用植物的動物和微生物 。最終形成了我們今天看到的豐富多彩的生活世界 。讓我們重溫植物進化史上的精彩瞬間 。生命世界的引擎——葉綠體
[div][div][div][div][div][div][div][div][div][div][div][div]目前 ， 隨著石油、煤炭等傳統化石燃料日益短缺 ， 全世界的科學家都在絞盡腦汁開發能夠替代傳統燃料的新能源 。他們不約而同地把目光投向太陽 ， 因為這個巨大的能源倉庫每秒鐘將向地球輸送17萬億千瓦的能量 ， 相當于全球一年總能耗的3.5萬倍 。然而 ， 我們現有的太陽能電池板的轉換效率太低 ， 即使覆蓋地球表面 ， 也無法提供足夠的電能 。就在我們期待光明和嘆息的時候 ， 大自然在幾十億年前制造了一臺精致高效的太陽能發動機——葉綠體 。毫不夸張地說 ， 葉綠體是生命世界的發動機 。正是它們將太陽能轉化為植物生長繁殖所需的化學能 ， 并通過食物鏈傳遞給動物和微生物 ， 從而促進了地球上生物世界的生長、繁殖和進化 。當然 ， 這么重要、這么精致的發動機 ， 也不是一朝一夕就能研發出來的 。從“設計”到“定型”用了20多億年 。
40億年前生命誕生時 ， 我們就把目光投向了地球 。這時所有的生物都生活在原始海洋中 ， 它們是異養的 ， 也就是說它們不能制造營養物質 ， 只能通過吞咽和分解有機物或其他生物來供應自己的生活需要 。然而 ， 環境中有機物提供的能量畢竟是有限的 。為了獲得更多的生存機會 ， 一些生命開始嘗試使用太陽能這種巨大而穩定的能源 。大約35億年前 ， 光合細菌這種原始的光合生命走上了進化的舞臺 。它們可以利用自己合成的細菌葉綠素吸收和轉化太陽能 。但是這種原始的光合系統有很大的缺陷 。一方面 ， 氯霉素轉化光能的效率低 。另一方面 ， 光合細菌需要硫化氫作為反應物質 ， 這與目前植物利用水進行光合作用不同 。但硫化氫本身不穩定 ， 在環境中含量低 ， 大大限制了光合細菌的“工作量” 。盡管如此 ， 光合細菌還是首次將太陽能引入了生命世界 ， 為光合生物乃至整個生物世界的進化奠定了基礎 。
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在隨后的幾億年里 ， 葉綠素a和藻膽蛋白取代了光收集的低效率 。隨著集光效率的提高 ， 原始環境中“豐富”的硫化氫很快就會被耗盡 。這時 ， 出現了以藍藻為代表的最早的植物 。他們用當時廣泛存在且取之不盡的物質水代替了硫化氫 。這樣就徹底解決了光合作用反應物的需求 。與此同時 ， 光合作用開始釋放氧氣 ， 使得整個生物界向能量利用效率更高的吸氧生物發展 。此時植物體內沒有葉綠體 ， 由色素和蛋白質組成的光合反應器類囊體分散在細胞質中 。光合發動機初具規模 ， 但效率仍不盡如人意 。
完成前期工作后 ， 大自然開始設計效率更高的發動機 。首先 ， 用廉價高效的葉綠素C代替合成成本昂貴的藻膽蛋白 。因為葉綠素A和葉綠素C組成的光合系統更適合海洋、植物(如硅藻、海帶等)的光照條件 。)使用這種引擎只能生活在水環境中雖然它們占據了海洋 。因此 ， 自然還是不滿意這樣的“潛水”發動機 。經過改進 ， 用葉綠素B代替葉綠素C ， 最終設計出了“綠藻”型發動機——葉綠體 ， 成為細胞內光合作用的特殊場所 。這樣就大大減少了能量傳遞的損失 ， 提高了光合作用的效率 。經過磨合 ， 這臺發動機終于具備了在兩棲條件下使用的功能 ， 原生綠藻也成為了所有陸生綠色高等植物的始祖 。而這種強大的動力裝置直到今天都適用于所有的綠色植物 。解決了能源后 ， 植物進入了發展的黃金期 ， 一場綠色革命開始了 。一個新建的能源工廠——刀片

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