藻类进化
从原始的蓝藻出现之时算起,藻类植物在地球上已经繁衍了数十亿年,这样漫长的历史时间里,藻类植物的进化呈现了明显的多样性,其大致历程大致经历了如下几个方面的大改变:
从原核到真核
最早出现的藻类为单细胞,而且细胞的构造简单,缺乏细胞核的蓝藻。后来逐步形成了整个细胞核的藻类,从原始的原核细胞逐步进化到真核是一个巨大的跨越,它为其后所有的进化改变奠定了最基本的结构基础。
从单细胞到多细胞
随着细胞本身结构的复杂化,也带来了功能的多样化。藻类植物逐渐由单细胞的浮游生命,逐渐地聚集成如实球藻、栅藻那样的群体,它们再演化出像团藻那样的多细胞体。一些单细胞藻类,可以先演化出类似于水绵的丝状体或类似于紫菜的叶状体,再后来演化出如褐藻门中那些具有颇为复杂分化的大型藻体,如海带。
从无性生殖到有性生殖
从生殖的角度上看,虽然所有的藻类植物的生殖结构都非常简单,但仍可见其生殖方式由简单到复杂的趋势。最原始的蓝藻并无有性生殖的方式,通常只是由于细胞直接分裂或藻体的断裂进行营养繁殖,这种方式其实也是许多藻类具有的生殖方式。
后来,演化出了通过无性生殖进行繁殖,所谓无性生殖是指物体产生无性生殖细胞——孢子,由孢子发育为新个体的方式。
最后进化出了有性生殖,即指物体产生有性生殖细胞——配子,配子两两结合形成合子,由合子发育为新个体的生殖方式。
有性生殖有三种:同配生殖、异配生殖和卵式生殖。而卵式生殖是有性生殖中最高级的生殖方式。
从核相交替到世代交替
较原始的藻类由于只进行营养繁殖和无性生殖,因此,在生活史中既不出现核相交替,也不出现世代交替。
所谓核相交替指的是在生活史的不同阶段,植物体的细胞核内的染色体出现了二倍体和单倍体的差别,这种现象是因为减数分裂形成的。
减数分裂的出现,使得真核藻类在生活史中第一次出现了核相交替,进一步演化出了明显的世代交替,即单倍体的配子体时代和二倍体的孢子体世代有规律地进行交替。
在不同的真核藻类中,有些种类的配子体和孢子体形态差异较小,称为同型世代交替;而有一些则在形态上明显不同,称为异型世代交替。具孢子体占优势的异型世代交替类型代表了藻类植物生活史进化的最高水平。
真核藻类进化的三条路线
从光合作用的角度上看,藻类植物产生了极大丰富的光合器官和光合色素。有学者设想可能有3条进化路线:
(1)原核的蓝藻和真核的红藻关系密切,二者都含有藻胆素,含叶绿素a而没有叶绿素b和叶绿素c,都不具有鞭毛,它们属于同一条进化路线,并且认为红藻可能是由蓝藻演化而来,或者它们有共同的祖先。
(2)隐藻、甲藻、硅藻、金藻、黄藻和褐藻在一条进化路线上,它们均含有叶绿素a和叶绿素c,而没有叶绿素b,并且叶黄素的种类较为相似。
(3)真核的裸藻、绿藻、轮藻和原核的原绿藻应该在一条进化路线上,它们均含有叶绿素a和叶绿素b。由于各大类群的光合器官(载色体)形态各异,其各自的光合色素及光合产物也有较大差异,反映了藻类在进化上是朝着各自不同的方向发展。因此,关于藻类的进化路线仍然需要进一步探讨。
(何毅 刘全儒)