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植物进化的阶梯

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最早的光合作用产物不是氧气 ， 而是硫磺；最早的根的作用不是为了吸收水分；进化早期的植物都需要水环境才能繁殖 。在植物进化的阶梯上有太多太多让人意想不到的故事 。[div][div][div][div][div][div]35亿年前 ， 光合作用第一次开始 ， 从此地球上的生物世界有了稳定的能源 。4.6亿年前 ， 植物来到了陆地 。此后 ， 生命进化的阶段从海洋扩展到陆地 。2.3亿年前 ， 随着种子、花朵等一系列结构的出现 ， 植物的繁殖摆脱了水环境的束缚 ， 绿色蔓延到地球的每一个角落 ， 为动物在不同的环境中繁殖提供了基础 ， 孕育了包括人类在内的以不同方式利用植物的动物和微生物 。最终形成了我们今天看到的丰富多彩的生活世界 。让我们重温植物进化史上的精彩瞬间 。生命世界的引擎——叶绿体
[div][div][div][div][div][div][div][div][div][div][div][div]目前 ， 随着石油、煤炭等传统化石燃料日益短缺 ， 全世界的科学家都在绞尽脑汁开发能够替代传统燃料的新能源 。他们不约而同地把目光投向太阳 ， 因为这个巨大的能源仓库每秒钟将向地球输送17万亿千瓦的能量 ， 相当于全球一年总能耗的3.5万倍 。然而 ， 我们现有的太阳能电池板的转换效率太低 ， 即使覆盖地球表面 ， 也无法提供足够的电能 。就在我们期待光明和叹息的时候 ， 大自然在几十亿年前制造了一台精致高效的太阳能发动机——叶绿体 。毫不夸张地说 ， 叶绿体是生命世界的发动机 。正是它们将太阳能转化为植物生长繁殖所需的化学能 ， 并通过食物链传递给动物和微生物 ， 从而促进了地球上生物世界的生长、繁殖和进化 。当然 ， 这么重要、这么精致的发动机 ， 也不是一朝一夕就能研发出来的 。从“设计”到“定型”用了20多亿年 。
40亿年前生命诞生时 ， 我们就把目光投向了地球 。这时所有的生物都生活在原始海洋中 ， 它们是异养的 ， 也就是说它们不能制造营养物质 ， 只能通过吞咽和分解有机物或其他生物来供应自己的生活需要 。然而 ， 环境中有机物提供的能量毕竟是有限的 。为了获得更多的生存机会 ， 一些生命开始尝试使用太阳能这种巨大而稳定的能源 。大约35亿年前 ， 光合细菌这种原始的光合生命走上了进化的舞台 。它们可以利用自己合成的细菌叶绿素吸收和转化太阳能 。但是这种原始的光合系统有很大的缺陷 。一方面 ， 氯霉素转化光能的效率低 。另一方面 ， 光合细菌需要硫化氢作为反应物质 ， 这与目前植物利用水进行光合作用不同 。但硫化氢本身不稳定 ， 在环境中含量低 ， 大大限制了光合细菌的“工作量” 。尽管如此 ， 光合细菌还是首次将太阳能引入了生命世界 ， 为光合生物乃至整个生物世界的进化奠定了基础 。
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在随后的几亿年里 ， 叶绿素a和藻胆蛋白取代了光收集的低效率 。随着集光效率的提高 ， 原始环境中“丰富”的硫化氢很快就会被耗尽 。这时 ， 出现了以蓝藻为代表的最早的植物 。他们用当时广泛存在且取之不尽的物质水代替了硫化氢 。这样就彻底解决了光合作用反应物的需求 。与此同时 ， 光合作用开始释放氧气 ， 使得整个生物界向能量利用效率更高的吸氧生物发展 。此时植物体内没有叶绿体 ， 由色素和蛋白质组成的光合反应器类囊体分散在细胞质中 。光合发动机初具规模 ， 但效率仍不尽如人意 。
完成前期工作后 ， 大自然开始设计效率更高的发动机 。首先 ， 用廉价高效的叶绿素C代替合成成本昂贵的藻胆蛋白 。因为叶绿素A和叶绿素C组成的光合系统更适合海洋、植物(如硅藻、海带等)的光照条件 。)使用这种引擎只能生活在水环境中虽然它们占据了海洋 。因此 ， 自然还是不满意这样的“潜水”发动机 。经过改进 ， 用叶绿素B代替叶绿素C ， 最终设计出了“绿藻”型发动机——叶绿体 ， 成为细胞内光合作用的特殊场所 。这样就大大减少了能量传递的损失 ， 提高了光合作用的效率 。经过磨合 ， 这台发动机终于具备了在两栖条件下使用的功能 ， 原生绿藻也成为了所有陆生绿色高等植物的始祖 。而这种强大的动力装置直到今天都适用于所有的绿色植物 。解决了能源后 ， 植物进入了发展的黄金期 ， 一场绿色革命开始了 。一个新建的能源工厂——刀片

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