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谁是地球上最大的生产者?

2018-05-08 13:16  来源: 新华网

原绿球藻是一种非常特殊的海洋超微型放氧光合自养原核生物。原绿球藻细胞极小、色素组成独特、分类和进化地位在生物界颇受争议。原绿球藻在海洋中分布特别广泛而且数量极大,其生态功能特别重要,并与资源环境关系密切。

谁是地球上最大的生产者?

谁也不会想到地球上最大的生产者,是生活在海洋里的原绿球藻。尽管它们的个体非常小,但它们的数量却十分庞大,而且在适宜的环境中生长速度快得惊人。特别是它们有利用弱光的本领,原绿球藻分布在从海面到200米深度的海水中,并且在全球海洋的北纬40°到南纬40°之间的海洋中都是优势种。如果全球变暖,原绿球藻的分布范围还可能进一步扩大。

可想而知,一个生物物种占据着如此大的空间,其总生产力该有多高。事实上,每升海水里就有亿万个原绿球藻个体。此外,它们的繁殖速度也令人咂舌,在环境条件比较适宜时,它们的数量每天可翻一倍。所以,原绿球藻实际上是地球上单一物种生物量和生产力最高的生物。

海洋里的光合自养生物——原绿球藻

提起光合自养生物,人们都会想到陆地上的植物,因为大家都植物是通过光合作用养育自身的。

其实,海洋里也有大量光合自养生物,比如原绿球藻。这是一种非常古老的海洋生物。虽说叫“藻”,可它与人们想象当中的海藻很不相同。通常所说的海藻是指多细胞的真核生物,而原绿球藻是单细胞的原核生物,所以也归为蓝细菌类群。

原绿球藻的个体大小通常只有0.7微米左右,只相当于头发丝粗细的1/100。别看原绿球藻如此微小,可它却拥有进行光合作用的所有部件。更特别的是,它还具有地球上独一无二的光合色素——二乙烯基叶绿素,而且有a、b两种类型。原绿球藻有一个难以想象的本领,它可以利用海洋深处微弱的光进行高效的光合作用,来合成大量的有机物。一般植物都需要氮营养,硝酸盐氮(硝态氮)就是陆地施肥最常用的化肥之一。然而,有些原绿球藻却不利用硝态氮。科学家已经通过实验查明,这是因为原绿球藻不具有编码硝酸氮还原酶的基因。这可能与原绿球藻这一古老物种起源时地球尚处在无氧状态有关。

如果科学家们能够通过转基因手段将这种高效利用弱光进行光合作用的基因移植到经济作物上,就有可能提高这些作物的光合作用水平,进而提高它们生产有机物的能力。这对高温多雨、日照不足的我国南方地区意义重大。

为什么说最大的发现却“最小”?

原绿球藻的发现,那可不是一件简单的事情。从发现原绿球藻到原绿球藻定名就花了4年时间。1979年,约翰逊和西伯斯首先用电子显微镜观察到了原绿球藻。尽管他们意识到这种单细胞生物没有藻红蛋白,而藻红蛋白是聚球藻的特征色素,但由于当时受限于研究手段和经验,他们仍把它归类于聚球藻“II型”。1983年杰斯凯斯和克瑞在大西洋发现了一种未知的叶绿素a的衍生物,随后证实这种色素就是原绿球藻的特征色素——二乙烯基叶绿素。在1985年,奥森和阿姆布拉斯特利用船载流式细胞仪发现了一种发弱红色荧光的微型生物,它的数量超过所有微型生物的数量。此后,原绿球藻才引起了足够的重视。最终萨利·瓦·切萨姆等人在纯化培养的基础上,于1992年将其命名为海洋原绿球藻,整个过程历时13年。尽管分布的地域不同,但地球上所有的原绿球藻都是属于同一种,不同海域中的原绿球藻都可以产生特有的羊毛硫氨酸类多肽。

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作者: 李剑   [责任编辑: 李浩]