登陆注册
3233100000003

第3章 细菌在行动

细菌,如此高明

距今约l 9亿年前,古老而原始的生命出现第一次繁荣。

如果能够重回那个时期,借助高倍显微镜在海洋中观察,就会看到四处都是细菌和蓝藻。

这个时期有些细菌已经进化成真核生物,这标志着生命细胞结构的完善。科学家推测,现代生命都是以真核生物为原点辐射进化而来的。

这一推测是有据可依的,科学家在加拿大冈弗林发现的铁微化石群就是最好的证明。通过测定铁微化石群的同位素年龄,科学家断定该群形成于19.5亿年前。

那个时期的真核生物形态多样,有类似孢子的球状体,有管状不分枝的丝状体。尤其引人注目的是,有些丝状体的真核生物出现了异形胞,它们体内的大小细胞之间已经清楚地显示出细胞壁。

在漫长的演变过程中,细菌为了对抵抗外部的恶劣环境,将细胞壁发展得愈发完善。可以说,细胞壁是细菌用来防守的法宝,以保护细菌能够在恶劣的环境中生存下去。

有些细菌更加高明,不仅进化出细胞壁,而且还发明了一种独特的荚膜结构。

细菌有了荚膜后,即使在恶劣的环境中一样可以游刃有余,于是它们向着更机动灵活的方向进化,发明出了一种独特的强力引擎——鞭毛。

鞭毛的构造很简单,它的核心是一团蛋白质,外面是一束毛状物质。毛状物质围绕着蛋白质不停地做螺旋波动,就像螺旋桨一样推动着细菌前进。无论是远古时期还是现代,细菌当之无愧是生命力最强的一类生物。它们就像不系之舟一样,在自然界的各个领域来去自如。细菌之所以能够有这么大的本领,一方面是因为它具有惊人的创造力,另一方面是因为它们在不断地进化着自身的结构。细菌走到哪里算哪里,随时随地都在准备着向新的领域挑战。所有自然环境的变化,就是它们进化演变的原动力。对它们而言,进化几乎没有任何底线或是极限。

举个简单的例子,我们经常发现,一些食物发霉后会产生独特的网状物质,其实,这些网状物质就是细菌为了附着其他物质上而生出的菌毛。又如,有的细菌也很高明,它们进化出了酶系光合作用,只需吸收日月精华便可很好地生存下去。还有一些细菌更让人惊叹,它们在陷入绝境的时候,会毫无犹豫地扔掉所有的冗余,只留下基本的遗传物质和必要的芽胞结构,然后便昏昏大睡。等待绝路逢生的机会。

在不断适应环境的过程中,细菌再次发挥惊人的创造力,发明了一层不寻常的装备——细胞膜。

细胞膜的功能是如此强大,它不仅可以帮助细菌排除没用的物质,吸收有用的物质,而且可以把细菌不易吸收的有机大分子分解为易于吸收的小分子。更重要的是,细胞膜是细菌的能量工厂,它帮助细菌合成肽聚糖、磷壁酸、脂多糖等多种能量。下面来看一看这个工厂是如何运作的。

细胞膜上具有很多酶物质,可以按部就班地将营养物质氧化,从而为细菌内的各个组织结构提供充足的能量。

细胞膜这种特殊的能力,科学家称之为细胞的呼吸作用。

细胞膜还有一种重要功能,当细菌准备分裂产生后代时,它就会自然增生,产生大量的囊状皱褶,这就是中介体。中介体不仅可以引导细菌顺利分挝,而且还能大幅提高细菌产生能量的效率。

细菌拥有了中介体后,能量代谢便上升了一个层次。中介体将糖类氧化成二氧化碳和水,让糖分子释放出全部化学能,供给细菌利用。而那些没有中介体的细菌,只能通过分解营养物质来获得很少的能量。

大氧化事件

前面的章节说过,某种具有氧化呼吸作用的细菌被真核生物吞噬,变成了真核生物的能量车间——线粒体。自此,生命才骤然而兴,百花齐放。可见,细菌对生物的进化实在是功不可没。

细菌具有了氧化呼吸作用,这对以后的生物往更高等的方向进化至关重要。现在的绝大部分生物,必须在有氧气的条件下才能生存。

下面,就来了解地球上氧气的起源及氧气与生命进化的联系。

距今27亿年前,地球上发生了一次“大氧化事件”,由此改变了地表环境并促进了高级生命诞生,这是地球生钳进化的一个重要转折点。

大氧化事件起源于两种物质的巧合,一种是镍,另种是可以产生甲烷的单细胞细菌。

甲烷细菌必须在含有镍的环境中才能生存,如果缺少镍,甲烷细菌体内的生物酶就会遭到破坏,最后步入死亡。不过,甲烷细菌是一种能够破坏氧气的微生物。

虽然那个时期的地球上已经出现了蓝绿藻,它们通过光合作用将阳光转变成化学能和氧气,但是数量众多的甲烷细菌很快就把氧气破坏掉了。在这种情况下,地球的大气层在长达约3亿年的时间内几乎不含氧气。

距今25亿年前,地球的地壳温度降低,火山、地震等地质现象也逐渐减少,镍元素基本没有机会通过火山爆发的方式溶入海洋,于是甲烷细菌相应减少,这就给氧气创造了积聚的条件。随着蓝绿藻生物不断释放出氧气,地球大气中的氧气含量迅速增加。

氧气的大量出现,改变了地球的地形和地貌。比如,氧气的腐蚀作用将岩石塑造成各种山峦,造就了河床和海岸线,甚至把地球塑造成圆形。

氧气的出现,促使单细胞生物大量繁衍,后来单细胞生物又演化为多细胞生物,多细胞生物则演化为更高等的生物。

虽然那个时期的地球上已经出现了蓝绿藻,它们通过光合作用将阳光转变成化学能和氧气,但是数量众多的甲烷细菌很快就把氧气破坏掉了。在这种情况下,地球的大气层在长达约3亿年的时间内几乎不含氧气。

距今25亿年前,地球的地壳温度降低,火山、地震等地质现象也逐渐减少,镍元素基本没有机会通过火山爆发的方式溶入海洋,于是甲烷细菌相应减少,这就给氧气创造了积聚的条件。随着蓝绿藻生物不断释放出氧气,地球大气中的氧气含量迅速增加。

氧气的大量出现,改变了地球的地形和地貌。比如,氧气的腐蚀作用将岩石塑造成各种山峦,造就了河床和海岸线,甚至把地球塑造成圆形。

氧气的出现,促使单细胞生物大量繁衍,后来单细胞生物又演化为多细胞生物,多细胞生物则演化为更高等的生物。

同类推荐
  • 导弹百科(世界科技百科)

    导弹百科(世界科技百科)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。科学教育,让广大青少年树立这样一个牢固的信念:科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象,研究和掌握新规律,它是创造性的,它又是在不懈地追求真理,需要我们不断地努力奋斗。
  • 考工记

    考工记

    《考工记》是先秦时期一部重要的科技专著,原未注明作者及成书年代,一般认为它是春秋战国时代经齐人之手完成的,内容遍及百工技艺,堪称百工之源。
  • 中国民间环保组织(人与环境知识丛书)

    中国民间环保组织(人与环境知识丛书)

    《中国民间环保组织》是一套科普类图书,旨在通过介绍与人类生产、生活以及生命健康密切相关的环境问题来向大众普及环境知识,提高大众对环保问题的重视。这本《中国民间环保组织》由刘芳主编,为其中之一。
  • 青少年百科·中

    青少年百科·中

    《青少年百科》是我社最近推出系列长卷之一,是促进青少年健康成长的必不可少的百科全书,是一部提高青少年综合素质、增强青少年全面修养的良师益友。
  • 考古发现之谜(求知探索)

    考古发现之谜(求知探索)

    从零起飞时值1870年的深秋,天气转凉,大西洋上空不时阴云密布,预示着惊涛骇浪和凄风苦雨的到来。在这种时候横渡大西洋,实非明智之举。此时,在一艘孤伶伶的船上,几位言谈举止颇为严肃的先生却有些坐立不安,他们偶尔交谈几句,更多的时候蹙眉垂首。
热门推荐
  • 综漫之黑暗的起源

    综漫之黑暗的起源

    作者新人,跟新不定时。各位多多关照。主角白月会在一个叫黑暗之神的帮助下成为绝对的强者,可是黑暗随着力量的恢复发现一些事情......什么事情呢?会在书中讲述。
  • 毒妃压寨:王爷请接招

    毒妃压寨:王爷请接招

    身怀异能之术的秦九月一朝穿越到了古代第一武候家的废物小姐身上。一道圣旨,秦九月被赐婚于玄幽王。传闻玄幽王身患恶疾活不过三年。无妨,谁让这王爷长得如花似玉,另人垂涎。……你想要财富?我帮你赚。你想要王位?我帮你抢。而我只想……
  • 捡了块穿越石

    捡了块穿越石

    某天,赵启的手机意外下载了一个叫做‘穿越’的APP,然后身边开始接二连三地发生怪事,直到他捡到了一块神奇的石头。至此,他获得了都市和万界之间来回穿越的超能力。用地球的文化和科技在万界镇压四方。用万界得来的外挂装备,在现实走上另类异能者之路。
  • 世界史纲

    世界史纲

    这本《史纲》不过是对过去百年内地质学者、古生物学者、胚胎学者和任何一类博物学者、心理学者、民族学者、考古学者、语言学者和历史研究者的大量活动所揭示的现实的初始图景加以通俗的叙述。如果认为它在任何意义上超过了这一点,那就是荒唐的。
  • 世间尽繁华

    世间尽繁华

    [短篇合集]世界上有不同的地方,不同地方有不同的人,不同的人有不同的故事不断上演着。我只想以我之手,写尽这世间繁华,让处在不同地方的人,通过我的故事,获得一丝对生活或者爱情的思考。
  • 宁夏岩画

    宁夏岩画

    主要介绍宁夏;吃住游、著名景点、历史文化、区市概览。
  • 中国血

    中国血

    本书是一部气势磅礴的史诗,作者将人物命运放在战争、原始丛林、蛮荒部落等一切挑战人类生存极限的空间,使人性在极度恶劣的环境中得到张扬和反省;因为战争,生与死、存亡与毁灭成为一瞬间的现象,这个命题对于今天处于和平时代的人们,依然有着深远的意义。
  • 金把头

    金把头

    谁也没曾想到,昔日赫赫有名的徐把头,数年过后,竟然会沦落为奄奄一息的乞丐。一天中午,戒备森严的细鳞河砂金矿,一群面黄肌瘦、衣衫褴褛的矿工,仍是仨一帮俩一伙地在各自的金坑里有气无力地淘金。饥肠辘辘的他们都在急切盼望着午餐的早些到来,不时朝老金道眺望。空无一人的老金道上,一个乞丐出现在众人的视野里。他衣不蔽体,胡子拉茬,蓬头垢面,捧着个带豁的讨饭碗,拖着根打狗棒,一步三晃,蹒跚而行,刚进金场,便一头栽倒在尾砂上,没爬起来。
  • 战族传说(5)

    战族传说(5)

    洪荒岁月,涿鹿一战,战神蚩尤虽亡,却留下不灭魔志,战族子民重承魔志,隐匿于武林之外,成为超越武林的隐世武门,只待五星逆行之时乘时而作,东山再起。岁星、荧惑、填星、太白、辰星五星逆行之日终至,千古战意随着时光的轮回而再现武林,一位神的传人,一位魔的后人,在经过无数次武林纷争后慢慢崛起江湖,而世间的种种魔缘机遇终究将两人铸成了左右武林的盖世高手。
  • 三点钟

    三点钟

    康奈尔·伍尔里奇(ComellWoolrich):1903年生于纽约市。19世纪20年代,他在哥伦比亚大学时开始创作小说。并于30年代至40年代与雷蒙德·钱德勒以及詹姆士·M·凯恩一起成为“黑色体裁”小说的创始人之一。写出了如《后窗》、《我嫁给了一个死人》之类被称为“黑色系列”的经典悬念小说。他的作品被后人大量改编成电影,其中最有名的是希区柯克的《后窗》和楚孚的《黑衣新娘》。康奈尔·伍尔里奇于1968年酗酒过度而去世。她为自己签署了死亡执行令。他一遍又一遍地对自己说,这事不能怪他,她是咎由自取。他从没见过那个男人。