單胞藻十分類似古代的綠藻

生物學的歷史97

1.     單細胞的綠藻：「單胞藻Chlamydomonas」，可能十分類似古代的有機體—綠藻的祖先。

2.     單胞藻有許多物種生活在溝渠、池塘和淡水中，也常生活在土地裡。一個單胞藻，形狀是卵型的，前頭有二個鞭毛，身體裡面有很大的杯狀葉綠體。

3.     單胞藻通常會無性生殖分裂成4個、8個、16個或更多的子細胞，這些子細胞會長出細胞壁和鞭毛，然後打破母細胞跑出來，成為「遊走孢子zoospores」。

4.     遊走孢子是會活動、無性生殖的細胞，不過它們並不是像精卵那樣的「配子gametes」。很快地，每個遊走孢子都長大，完全了無性生殖循環。

5.     在某些情況下，單胞藻會以「有性生殖」當成生命週期的主要型態。成熟的單胞藻有絲分裂產生許多「配子細胞gamete cells」，這些「配子細胞」發展出細胞壁和鞭毛以後，就從母細胞裡面跑出來。

6.     然後，2個配子細胞結合（類似精卵結合），產生一個「雙倍體diploid」細胞—接合子zygote，接合子會長出很厚的細胞壁。

7.     當外在環境適合生長，接合子就會發育，透過減數分裂繁殖出4個（或8個）新的鞭毛單倍體，然後從接合子跑出來，到外面有水的環境生活。這些新細胞很快地成熟長大，並且完成有性生殖循環。

8.     多數單胞藻物種的有性生殖模式單純，所以，它們是研究有性生殖產生方式的好教材。

9.     這些配子的外觀十分相似，沒有辦法分辨誰是雄配子（精），誰是雌配子（卵），這種情況稱為「同型配子isogamy」；這很可能是藻類的原始型態。

10.  「單胞藻chlamydomonas」的「同型配子isogamy」，除了體型小一點之外，跟母細胞非常相似；「同型配子isogamy」可看作是小號的單胞藻，它們會互相結合，這種行為就像精卵之類的「配子」。

11.  單胞藻的生命模式，很可能就是古代生物的情形，演化到後來，配子特化成有陰陽二性細胞（精或卵），這就是多數高等植物和動物的特徵。

n   翻譯編寫Carol H. McFadden, William T. Keeton的《Biology-An Exploration of Life生物學》；圖片來源：Biologyjunction.com、維基百科

 

徐弘毅：

1.     成熟的單胞藻有「粒腺體」與「葉綠體」，粒腺體是動物細胞攝取能量的胞器，葉綠體與粒腺體是植物細胞攝取能量的主要胞器。

2.     依據內共生理論，葉綠體或粒腺體很可能是寄居在一個大細胞內的小細胞。那麼，單胞藻就是同時被葉綠體與粒腺體寄居。這樣有什麼生存優勢嗎？

3.     葉綠體能夠捕捉太陽的能量，協助身體代謝、合成澱粉等醣類分子儲存能量。葉綠體製造的澱粉等醣類分子，被胞器消化之後，粒腺體能夠把澱粉等醣類分子食物，轉換成胞器需要的能量貨幣ATP，源源不絕地供應能量。

4.     單胞藻同時有葉綠體與粒腺體，就像同時擁有二座發電廠，如果它在自然界的競爭對手只有一座發電廠，那麼，單胞藻就是最有競爭力的。

5.     葉綠體有太陽光照的時候，吸收「二氧化碳」，排放「氧氣」與「水」。粒腺體吸收「氧」，排放「二氧化碳」。有太陽的時候，粒腺體吸收的剛好是葉綠體的排放的產物。

6.     單胞藻自己就是一個平衡的生態系統，它讓二種寄居的物種，粒腺體、葉綠體在自己的體內找到共生的平衡點。

7.     粒腺體、葉綠體進入單胞藻，也刺激單胞藻內原有的胞器演化出新的功能，更有效分工，例如能修飾、分配蛋白質的高基氏體。自然界的地球生態，動物（粒腺體族群）與植物（葉綠體族群），就像是單胞藻體內平衡系統的放大版。

8.     不同的族群要共生，社會或組織必須有一套公平正義的標準，讓每個人自由競爭，按照個人所行來報應，然後社會才能達到生態平衡。

9.     基督教的誕生，就是因為耶穌、保羅訂下各種「大的服侍小的」道德標準，使徒全力以赴實踐，才使得各種人才都願意在教會中發揮才能。美國、英國、德國就是以基督教教會為雛形發展出來的社會，也成為國際上最重視人權與公平正義的國家。

10.  「基督徒的生活守則」，就是基督徒平常生活的時候，要互相提醒、互相學習的生活重點，每一個項目都要熟練，要有誠意。

11. 基督徒的生活守則【達羅馬人書12章9節~21節】愛人不可虛假；惡要厭惡，善要親近。

12. 愛弟兄，要彼此親熱；恭敬人，要彼此推讓。殷勤不可懶惰。要心裡火熱，常常服事主。

13. 在指望中要喜樂，在患難中要忍耐，禱告要恆切。聖徒缺乏要幫補；客要一味的款待。

14. 逼迫你們的，要給他們祝福；只要祝福，不可咒詛。 與喜樂的人要同樂；與哀哭的人要同哭。（要有同理心）

15.  要彼此同心；不要志氣高大，倒要俯就卑微的人（人：或作事）；不要自以為聰明。

16.  不要以惡報惡；眾人以為美的事要留心去作。若是能行，總要盡力與眾人和睦。

17.  親愛的弟兄，不要自己伸冤，寧可讓步，聽憑主怒（或作：讓人發怒）；因為經上記著：主說：伸冤在我；我必報應。

18.  所以，你的仇敵若餓了，就給他吃，若渴了，就給他喝；因為你這樣行就是把炭火堆在他的頭上。 你不可為惡所勝，反要以善勝惡。 

 

徐弘毅：

1.     「看起來，原始的綠藻沒有明顯動植物的區分。植物細胞也有粒線體，所以粒線體的有無應該不能作為區分動植物的標準。」你說得對，粒線體存在於動物與植物中，他們都能進行呼吸作用，植物的特徵是能捕捉太陽能的葉綠體，我已經修改了。

2.     「單胞藻就是同時被葉綠體與粒腺體寄生"因為雙方都得利，所以應該算是一種互利共生，而不是寄生。」一般的語言習慣認為，「寄生parasitic」有利用宿主、榨乾宿主的負面意思，因此Carol H. McFadden, William T. Keeton用「居住resident」在宿主host體內來說明。

3.     但是葉綠體與粒腺體住在單胞藻體內，翻譯成「居住」又會有一種誤解，就是居住的意思是葉綠體與粒腺體是「住戶」，單胞藻是「房子」，「住戶」與「房子」之間的關係是房子保護住戶，住戶並沒有提供什麼利益給房子，房子折舊了，住戶就可以離開了，這是一種片利關係，而不是互利共生關係，所以翻譯成「居住」，也好像意思不太精確。

4.     也許翻譯為「單胞藻內是同時被葉綠體與粒腺體寄居」會更恰當。但是我認為實際上葉綠體與粒腺體的謀生方式就是寄生在單胞藻內，屬於一種對宿主有利的寄生，是符合互利共生原則的寄生。維基百科把粒腺體翻譯為「寄主」，也是把粒腺體看成是一種寄生。

5.     我認為互利共生的情況應該分為二類，第一類是寄居或寄生，第二類是混居。

6.     一、寄居或寄生：這種情況是二種互利共生的生物，其中一種生物入侵到另一種生物的體內居住，例如固氮細菌生長在豆科植物的根瘤內，能消化纖維質的微生物居住在牛的消化道內。

7.     二、混居：二種互利共生的生物各自獨立，緊密靠在一起生活。海葵住在寄居蟹背上，海葵觸手保護寄居蟹，寄居蟹提供食物給海葵；地衣由藻類和真菌組成，藻類住在真菌的菌絲縫隙間，真菌提供二氧化碳、水分、礦物鹽和保護給藻類，藻類進行光合作用提供碳水化合物和氧給真菌。

8.     「單胞藻不會吞噬其他微生物，營養來源完全來自日光，因此粒線體的原料來源應是儲存的澱粉及蛋白質，不是食物。」我說的粒腺體的食物是指葉綠體光合作用的產物，包括澱粉及蛋白質，我加上註解說明。

9.     「根據內共生假說，在葉綠體入侵以前，高基氏體已經演化出現，並不是入侵之後才出現的。」高基氏體確實在葉綠體入侵之前已經演化出現。

10.  「單胞藻自己就是一個平衡的生態系統，它讓二種寄居的物種，粒腺體、葉綠體在自己的體內找到共生的平衡點，也因此有餘裕演化出更精密的胞器，例如能修飾、分配蛋白質的高基氏體。」意思是粒腺體、葉綠體進入單胞藻，會刺激單胞藻內的原有胞器演化出新功能，更能有效分工。我修正文句了。

11.  Carol H. McFadden, William T. Keeton所著的《Biology-An Exploration of Life》第853頁指出「大部分的研究相信，核膜是比較早出現的特徵，在與粒腺體共生之前就已經存在。……而粒腺體的內共生適應和內質網、高基氏體的發展則在核膜之後出現，葉綠體則是最後加入的。」

12.  依據這一段描述，演化順序是：1.宿主真核細胞的核膜。2.入侵真核細胞寄居的粒腺體與內質網、高基氏體互相適應演化。3.葉綠體加入真核細胞寄居，再次刺激真核細胞的胞器互相適應演化。

13.  如果沒有粒腺體也沒有葉綠體，真核細胞必須自己捕捉食物，自己消化食物，自己把食物變成能量分子ATP。

14.  粒腺體進入真核細胞後，粒腺體分攤製造能量分子ATP的工作，因此真核細胞不需要自己製造能量分子，只要強化捕捉食物與消化食物的能力就可以了，這促成某些胞器退化消失或原有的功能退化，或舊有的胞器蛻變出新功能，內質網與高基氏體可能是原有的胞器退化之後產生的新胞器，也可能是原有胞器蛻變新功能。

15.  在葉綠體沒有進入真核細胞之前，真核細胞是必須對外捕捉食物來生存；葉綠體進入真核細胞共生之後，真核細胞可以透過捕捉陽光、固定空氣中的碳來製造碳水化合物；面對截然不同的謀生方式，宿主真核細胞內的內質網與高基氏體等胞器的功能又會再度演化，適應現實的需求。