【地球演義】第十五回 固結紀-哥倫比亞超大陸-真核生物

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  地球形成已經過去28億年,進入了早元古代的第四個階段——固結紀(Statherian)。造山運動和板塊飄逸仍在繼續,分久必合的陸地又聚集成了新的超大陸:哥倫比亞超大陸(Columbia Supercontinent)。又是一番山崩海枯,滄桑巨變。


哥倫比亞超大陸地形

  海洋中的單細胞生命默默地承受著這一切。它們應對環境變化的唯一方法就是自身的演化。從寒冷的兩極,到炎熱的赤道;從陽光充足的大洋表層,到幽暗的海底深淵;從河流入海口的渾濁半咸水,到近乎飽和的內陸鹽湖,種類豐富的微生物依靠各種技能來適應截然不同的生存環境。

  元古代是疊層巖最豐富的地質時期,由于沒有大型生物來破壞,藍藻可以安穩地大規模地構筑礁巖。旺盛的光合作用使大氣層中的氧氣含量達到1%以上。


澳大利亞鯊魚灣(Shark Bay)疊層巖,活生生的藍藻仍然在建筑著礁石,就像它們20億年前的祖先那樣

  以吞食其他微生物為生的異養細胞非常活躍,它們是一些沒有固定形態的原生質體,依靠細胞液的流動改變形狀和移動位置。伸出偽足(Pseudopod)包裹住獵物,消化吸收它的營養。然后,由于某種原因,一些細菌并沒有被原生質體消化掉,而是在其體內繼續生活,二者實現了共生(mutualism)。原生質體為共生細菌提供保護和必須的營養物質。共生細菌分為兩種,一種能夠進行光合作用,它成了原生質體的原料工廠;另一種細菌能進行有氧呼吸,它為原生質體提供能量。經過漫長的演化,前者成為葉綠體(Chloroplast),后者成為線粒體(Mitochondria),和宿主細胞融為一體,牢不可分。


變形蟲伸出偽足吞食細菌,變形蟲本身已經是真核生物了,但仍然可以幫助我們想像內共生產生的過程


葉綠體和線粒體的作用,由于這兩個細胞器形態結構非常接近細菌,更重要的是,都含有獨立的遺傳物質,被認為是由內共生細菌演化而來


  除此之外,各種細胞器(Organelle)也逐漸演化出來,細胞結構日益復雜,當細胞核最終形成,遺傳物質DNA收束在核膜內的染色體中(葉綠體和線粒體內的DNA除外)后,生物的演化邁進了一個新的階段:真核生物(Eukaryotes)誕生了。

原核細胞和真核細胞對比,注意細胞大小,細胞核的有無,細胞器的多少和復雜程度,區別很明顯

  和原核生物(Prokaryotes)相比,真核細胞具有更復雜的結構,更多樣的功能和更強的適應性,很快占據了生物圈的優勢。一部分真核生物利用葉綠體生產有機物,另一部分依舊獵食其他細胞,還有的以分解死去細胞的糖分和纖維獲取營養。它們分別成為植物,動物和真菌的始祖。


草履蟲(上),衣藻(下左)和酵母菌(下右),可以從它們身上看到動物,植物和真菌祖先的影子

地球名片

地質時期:元古宙-古元古代-固結紀

起止時間:18億年前 – 16億年前

持續時間:2億年

發生事件:哥倫比亞超大陸形成,真核細胞出現

代表生物:藍藻,細菌,原生生物

代表化石:疊層石

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