【地球演义】第十五回 固结纪-哥伦比亚超大陆-真核生物

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  地球形成已经过去28亿年,进入了早元古代的第四个阶段——固结纪(Statherian)。造山运动和板块飘逸仍在继续,分久必合的陆地又聚集成了新的超大陆:哥伦比亚超大陆(Columbia Supercontinent)。又是一番山崩海枯,沧桑巨变。


哥伦比亚超大陆地形

  海洋中的单细胞生命默默地承受着这一切。它们应对环境变化的唯一方法就是自身的演化。从寒冷的两极,到炎热的赤道;从阳光充足的大洋表层,到幽暗的海底深渊;从河流入海口的浑浊半咸水,到近乎饱和的内陆盐湖,种类丰富的微生物依靠各种技能来适应截然不同的生存环境。

  元古代是叠层岩最丰富的地质时期,由于没有大型生物来破坏,蓝藻可以安稳地大规模地构筑礁岩。旺盛的光合作用使大气层中的氧气含量达到1%以上。


澳大利亚鲨鱼湾(Shark Bay)叠层岩,活生生的蓝藻仍然在建筑着礁石,就像它们20亿年前的祖先那样

  以吞食其他微生物为生的异养细胞非常活跃,它们是一些没有固定形态的原生质体,依靠细胞液的流动改变形状和移动位置。伸出伪足(Pseudopod)包裹住猎物,消化吸收它的营养。然后,由于某种原因,一些细菌并没有被原生质体消化掉,而是在其体内继续生活,二者实现了共生(mutualism)。原生质体为共生细菌提供保护和必须的营养物质。共生细菌分为两种,一种能够进行光合作用,它成了原生质体的原料工厂;另一种细菌能进行有氧呼吸,它为原生质体提供能量。经过漫长的演化,前者成为叶绿体(Chloroplast),后者成为线粒体(Mitochondria),和宿主细胞融为一体,牢不可分。


变形虫伸出伪足吞食细菌,变形虫本身已经是真核生物了,但仍然可以帮助我们想像内共生产生的过程


叶绿体和线粒体的作用,由于这两个细胞器形态结构非常接近细菌,更重要的是,都含有独立的遗传物质,被认为是由内共生细菌演化而来


  除此之外,各种细胞器(Organelle)也逐渐演化出来,细胞结构日益复杂,当细胞核最终形成,遗传物质DNA收束在核膜内的染色体中(叶绿体和线粒体内的DNA除外)后,生物的演化迈进了一个新的阶段:真核生物(Eukaryotes)诞生了。

原核细胞和真核细胞对比,注意细胞大小,细胞核的有无,细胞器的多少和复杂程度,区别很明显

  和原核生物(Prokaryotes)相比,真核细胞具有更复杂的结构,更多样的功能和更强的适应性,很快占据了生物圈的优势。一部分真核生物利用叶绿体生产有机物,另一部分依旧猎食其他细胞,还有的以分解死去细胞的糖分和纤维获取营养。它们分别成为植物,动物和真菌的始祖。


草履虫(上),衣藻(下左)和酵母菌(下右),可以从它们身上看到动物,植物和真菌祖先的影子

地球名片

地质时期:元古宙-古元古代-固结纪

起止时间:18亿年前 – 16亿年前

持续时间:2亿年

发生事件:哥伦比亚超大陆形成,真核细胞出现

代表生物:蓝藻,细菌,原生生物

代表化石:叠层石

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