花的智慧（植物王国的生存故事）

作者简介

姜惠顺，韩国诚信女子大学生物学系教授。致力于通过对生物生态的研究，揭示生命体的生存原理、共生理论及人类和自然界所有生物和谐共存的生命价值。历任马萨诸塞大学和首尔大学博士后研究员、马萨诸塞大学客座教授、韩国生物科学会刊专任编辑委员，现任韩国生态学会编辑理事、韩国植物学会理事。

内容简介

1.最初生命体的小故事 从地球诞生到原始生命体的出现 距今约150亿年前的宇宙大爆发后，宇宙空间的尘埃和气体逐渐大量聚 集在一起，在46亿年前左右形成了现在的地球和月球。陨石如暴雨般落向 地球，撞击产生的各种挥发性物质使地球逐渐增大。陨石撞击产生的能量 和地球放射性物质衰变释放的巨大能量，把铁、镍等金属熔化并沉淀到地 球的中心，硅、铝等较轻的金属则形成地壳。到处都是爆发的火山和新生 的温泉，从中喷射出的氮、水蒸气和二氧化碳构成了原始的大气。 直到38亿年前，小行星和陨石的撞击才开始逐渐减少。当地表温度冷 却到低于100℃左右时，水蒸气就液化成雨，雨聚积成海洋，其体积与今天 的海洋大体相当。因此现在地球上的水至少形成于38亿年前。雨和海水中 含有溶解度不同的各种无机物。地球上最常见的碳、氢、氧、氮也是生命 体含量最多的成分。不溶于水的铁、铝、硅在生命体中含量也极少，含量 过多时甚至还会成为毒药。这些现象决非偶然。 构成生命体的有机物是如何形成的呢？刚刚诞生不久的地球充满了放 射性物质，经常打雷和闪电。加上原始大气无法阻隔太阳喷射出的高能量 波长——紫外线，造成紫外线大量侵入地球。充斥于地球的能量促使水中 的无机物转化并浓缩成有机物，以非生物形式制造出的单糖、嘌呤、嘧啶 、磷酸、氨基酸等有机物开始聚集在一起并产生自我复制这一基本生命现 象。这一过程虽未经实验证实，但带负电荷的有机物按照一定的排列顺序 吸附在溶解于水并带有正电荷的黄铁等无机物表面，从而产生形成生命现 象化学反应的学说是目前最具说服力的生命源假说。最初的原始生命体起 源于自我复制，它至少出于42亿～35亿年前的某个瞬间。这种原始生命体 逐渐进为原始细菌(Bacteria)。作为原始细菌的后代，地球上细菌一族至 今仍十分繁盛。 大灭绝空白期新生命体的萌芽 地球的地质历史分为距今25亿年前被认为最早出现生的太古宙 (Archean)和距今25亿～5.7亿年前已被证实有命存在并遗留下少量化石的 元古宙(Paleozoic)。这两时期又被统称为前寒武纪。从5.7亿年前至今为 显生宙(Phanerozoic)。显生宙分古生代(Paleozoic)、中生代(Msozoic)、 新生代(Cenozoic)3个“代”，每个“代”又各自为许多“纪”。虽然从古 生代寒武纪到现在新生代第四的时间十分短暂，仅占地球历史的12％，但 这一时期却多细胞真核生物正式进化的时期。 地质历史以什么为根据？如果最初的生命体出现于42亿～35亿年前的 太古宙，那么这种生命体究竟是什么模样？原来认为，最古老的生物化石 是在澳大利亚西部距今35亿年前的岩石中发现的各式各样的小细菌。但最 近在格陵兰距今38.6亿年前的古老岩石中发现的生命体痕迹，说明了生命 起源的年代可能要早于35亿年前。长期以来人们一直认为生命应该出现于 地球诞生后的4亿～11亿年间，并且在古生代寒武纪之前，地球上仅有细菌 等原核生物和藻类等微小的真核生物。20世纪40年代末，在澳大利亚西南 部的伊迪卡拉山(Ediacara)距今6亿年前的岩石中发现了大量海绵、海葵以 及长相奇异、扁平的类节肢动物的化石。这些化石证明，早在古生代之前 ，多细胞动物就已经完成了进化。 从古生代初期起，无脊椎动物和鱼类、两栖类等脊椎动物开始了爆炸 式的进化，植物则出现在古生代中期以后。中生代被称为“恐龙和苏铁的 时代”，我们生活的新生代则是“哺乳动物和开花的被子植物”的时代。 每个时期都有特有的生物群，这说明各个时期都生存着不同的生物。 地质时代生物群的变化与当时造成50％以上物种在短期内迅速灭亡的 大灭绝事件有关。古生代的三次大灭绝、中生代的一次大灭绝和新生代的 一次大灭绝，使地球上曾经出现的许多生物遭到了灭顶之灾，但新的栖息 地和新物种也因这种生物大灭绝而不断地涌现。古生代末期大部分孢子植 物都遭到了灭绝，进人中生代，种子没有果皮包裹的裸子植物开始繁盛起 来。中生代末期恐龙灭亡后，以人类为首的哺乳动物开始在新生代繁盛起 来。现在我们生活在起始于1.1万年前的新生代第四纪第二世，即全新世 (Holocene)。这个时期地球上物种的灭绝速度超过了以往任何一次大灭绝 ，因此又被视为第六次大灭绝期。 但是这次大灭绝的原因与以往有很大不同。过去的五次大灭绝主要是 由于冰河期、陨石撞击、地壳运动造成的，而目前的大灭绝基本上是由于 人类这一物种活动过甚造成的。自地球形成以来，所有生物都在重复着某 个瞬间在地球上诞生，经历稳定的生活后又在另一个瞬间灭亡的过程。平 均每100万年就有20％～25％的物种被替代。这次大灭绝中，会有更多的物 种被替代。但什么物种灭亡，什么物种出现并成为地球上的新霸主还是一 个未知之数。 所有生命体都起源于细菌 维持生命现象需要能量，理论上最初的生命体应该是自己制造食物的 自养生物。另一方面，在阳光的照射下，素有“热汤”之称的原始海洋充 满了丰富的有机物，地球上最初的生命体也可能就是以这些有机物为食物 来获得能量的异养细菌。在没有其他任何生物的地球上，原始异养细菌一 边以太阳能制造的有机物为食，一边迅速繁殖。随着有机物的逐渐减少， 细菌之间展开了食物争夺战。射向原始地球的强烈紫外线使细菌的遗传基 因发生变异，产生了突变细菌，其中包括能够自己制造食物的自养细菌。 在食物枯竭的环境下，利用大气中丰富的二氧化碳自己制造有机物的自养 细菌从诞生之日起就迅速增加。其中，一部分利用光能制造有机物的光合 细菌进化为叶绿体，这为日后植物的出现奠定了基础。 根据在澳大利亚西北地区岩石中发现的化石推算，进行光合作用的细 菌出现在最初生命诞生后不久的34.6亿年前。如果把一天24小时视为地球 的历史，最初的生命体应出现在凌晨5点44分左右，13分钟后即凌晨5点7分 左右出现了光合细菌。如此早就出现将特定波长的阳光吸收到细胞内，进 行一系列复杂光化学反应的光合生物的事实，说明生物从很早起就以相当 快的速度开始进化了。P6-9