2010年5月6日 星期四

許多綠藻會經歷多細胞階段

生物學的歷史99


1.     綠藻門中的某些族群,一生中會經歷一個真正的「多細胞」的階段。這類綠藻中,有些樣子是絲狀的,有些分岔的絲狀體,也有些綠藻看起來是一條條的絲狀體;另外一些樣子是管柱狀的,也有些綠藻的立體構造看起來像葉片。


2.     綠藻中的絲藻Ulothrix,大部分生活在淡水中,少部分生活在海中。這種不分岔的絲藻植物,看起來就像一端附著在水底的纖細線條。


3.     除了底部固定植物體的細胞,其餘絲狀體內的所有細胞都長得一樣,每個細胞頭尾相連,連成一串。


4.     絲狀體的每個細胞都有一樣的「細胞壁」(注)、都有一個「細胞核」和一個大「葉綠體」。


注:細胞壁是綠藻演化成多細胞的基礎階段。


5.     「絲藻」可以透過1.「斷裂fragmentation來繁衍,每個斷裂出來的碎片會長成一個完整的新植物;也可以透過2.無性生殖」製造的「遊走孢子zoospores」來繁衍,或者透過3.「有性生殖」製造的「同型配子」來繁衍。


6.     就像「單胞藻Chlamydomonas」,「絲藻」唯一的「雙倍體」(注)階段是「接合子zygote」。注:「雙倍體」細胞的基因是「單倍體」細胞的2倍。


7.     石蓴Ulva,是一種葉狀體的綠藻。它的有性生殖生命週期比其他種類的綠藻更先進。


8.     我們知道大部分有葉綠體的綠藻是單倍體,而且大多沒有長成「孢子體/孢芽植物sporophyte」的階段(多細胞雙倍體)。但是,石蓴的生命週期卻能在「配子體」階段和「孢子體」階段之間轉換。而且,石蓴在這二個階段的長度與外觀幾乎一樣。



注:「單倍」、「雙倍」指的是「基因」的數量,「雙倍基因」是「單倍基因」數量的2倍(×2);「孢子體」是「雙倍體」,「配子體」是「單倍體」;在這二種階段中交替,意思是石蓴的一生中,有一半時間是基因比較少,是「單倍」,另一半時間的基因倍增×2,變成「雙倍」。


9.      「石蓴」這種生命週期是真正的世代交替,這也是陸上植物的典型特徵。(翻譯編寫Carol H. McFadden, William T. Keeton的《Biology-An Exploration of Life生物學》)


 


徐弘毅:


1.      單胞藻盤藻、實球藻團藻絲藻蓴藻,顯示出植物的演化趨勢1.從單細胞變成愈來愈多的細胞聚集在一起。2.演化出多細胞組織。3.演化出立體的葉狀體。


2.      單胞藻→絲藻→蓴藻的生命週期趨勢,從1.單胞藻沒有葉狀體、直接產生配子;變成2.絲藻,有一個類似葉狀體階段,產生配子;再轉變成3.蓴藻,有二個葉狀體階段世代交替,各產生孢子與配子。


3.      單胞藻→絲藻→蓴藻的繁殖趨勢,1.單胞藻具有「有性生殖」與「無性生殖」二種繁殖系統,這二種繁殖方式是各自獨立的,有許多成熟的單胞藻進行無性生殖,有些成熟的單胞藻進行有性生殖。


4.      2.絲藻具有「有性生殖」與「無性生殖」、「斷裂繁殖」三種繁殖方式。絲藻的「有性生殖」與「無性生殖」,這二種繁殖方式是各自獨立的,絲藻的線狀體,有些細胞進行無性生殖,有些細胞進行有性生殖。


5.      絲藻比單胞藻多出一種「斷裂繁殖」,因為絲藻是多細胞,同時每個組成細胞都一模一樣,都具備繁殖能力。


6.      3.蓴藻具有「有性生殖」與「無性生殖」,蓴藻應該也有「斷裂繁殖」的能力(教科書沒寫),因為它的葉狀體還沒有複雜的分化,推測每個葉狀體細胞應該都具備繁殖能力。


7.      蓴藻最大的特色是「有性生殖」與「無性生殖」世代交替


8.      蓴藻不再像絲藻或單胞藻,有的細胞的一生只有性生殖繁殖,有的細胞的一生只有無性生殖,蓴藻的細胞在一生中先後經歷「無性生殖」與「有性生殖」二個階段。


9.      「無性生殖」階段,孢子長成葉狀體,這就是常見的海菜的樣子,稱為配子體,然後葉狀體繁殖出配子(類似精卵),這段期間的蓴藻都是單倍體。


10.  接著進入第二個「有性生殖」階段,配子結合成「接合子」,再長成葉狀體,常見的海菜的樣子,稱為孢子體,然後再減數分裂繁殖出孢子;在減數分裂之前蓴藻都是雙倍體。


11.  蓴藻的演化革新是,接合子長出的雙倍體階段,長出葉狀體,而且這個階段的重要性變與單倍體階段同樣重要,占據的生命時間一樣長;蓴藻擺脫單胞藻絲藻以孢子、無性生殖為主的繁殖方式。


12.  蓴藻強化雙倍體階段,這個演化革新成為後來陸地植物登陸的特點。


 


圖片來源:


http://comenius.susqu.edu/bi/202/ARCHAEPLASTIDA/VIRIDIPLANTAE/Green%20Algae/CHLOROPHYTA/chlorophyta.htm

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