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海帶(Saccharina japonica)是一種植物嗎?畢竟它既能進(jìn)行光合作用,外形又是一副“綠葉飄飄”的樣子。要回答這個(gè)問(wèn)題,我們得先來(lái)看幾個(gè)生物分類(lèi)學(xué)中“王國”(Kingdom)的興衰史。
經(jīng)常吃海帶的朋友都知道,“界門(mén)綱目科屬種”這個(gè)生物分類(lèi)階元中,“界”的英文是“Kingdom”,正如這個(gè)英文單詞最直觀(guān)的翻譯,一類(lèi)生物可以看作一個(gè)王國。但是分類(lèi)階元并不是一成不變的,我們對生命演化的認知本就是一個(gè)動(dòng)態(tài)調整的過(guò)程。從這個(gè)角度上來(lái)看,海帶(及其祖先)就像是一個(gè)反復游走在各個(gè)王國之間的“流浪者”。
在早期分類(lèi)系統中,海帶屬于植物
“植物界”和“動(dòng)物界”是最早確立的兩個(gè)界級分類(lèi)單元,締造它們的人是瑞典生物學(xué)家林奈,他也正是前述生物分類(lèi)階元的開(kāi)創(chuàng )者。林奈將固著(zhù)不動(dòng)和自養型(即能利用無(wú)機物合成有機)生物歸為植物界(Plantae kingdom),自由行動(dòng)且異養型(自身無(wú)法合成有機物,只能“吃”別人合成的有機物)的生物歸為動(dòng)物界(Animalia kingdom)。在當時(shí)的這一標準下,海帶和其他一眾藻類(lèi)伙伴因為能通過(guò)光合作用制造有機物歸屬于植物界理所應當。
隨著(zhù)人們認識逐漸加深,“植物界”和“動(dòng)物界”中的一些成員突然發(fā)現了彼此間巨大的“共同點(diǎn)”,它們都是單細胞生物。前者比如裸藻,后者如草履蟲(chóng),于是,它們一合計,在德國生物學(xué)家??藸?E.H.Haeckel)的支持下于1866 年成立了一個(gè)新的王國——原生生物界(Praotistakingdom),與其他結構復雜的生物劃清了界限。那些與海帶一同歸屬于植物界的單細胞藻類(lèi)紛紛改弦更張,成為了崛起的新家族——原生生物的成員。
然而,海帶審視了一下自己,表示:“我雖然結構簡(jiǎn)單,沒(méi)有根莖葉的分化,但我是多細胞生物呀!”于是果斷決定留在植物界中。
幾類(lèi)生物“自立門(mén)戶(hù)”,海帶被禁止入內
后來(lái),真菌“覺(jué)醒”,它猛然發(fā)現自己和其他植物和動(dòng)物都有著(zhù)顯著(zhù)的區別——細胞壁是幾丁質(zhì)而非纖維素,雖然和動(dòng)物一樣異養但卻營(yíng)腐生或寄生生活。于是,真菌界的“創(chuàng )始人”惠特克(R.H.Whittaker)在 1995 年提出了另立一個(gè)真菌界((Fungi kingdom)。至此,包含原生生物界、真菌界、植物界和動(dòng)物界“四界”的分類(lèi)系統形成。
不過(guò),這場(chǎng)變革對海帶沒(méi)有直接影響。只是,眼瞅著(zhù)一同“寄人籬下”的小伙伴紛紛自立門(mén)戶(hù),海帶開(kāi)始找尋那條腹含“大楚興,陳勝王”的鯉魚(yú)。
時(shí)間來(lái)到 1969 年,界級分類(lèi)系統中一個(gè)新的國度——原核生物界(Monerakingdom)揭竿而起,喊一聲“王侯將相寧有種乎”的時(shí)候似乎來(lái)了,海帶要崛起了嗎?然而并沒(méi)有。海帶只能看著(zhù)藻類(lèi)中的藍藻等成為“新貴”。
原核生物界的誕生主要歸因于顯微技術(shù)的進(jìn)步——人們根據細胞有無(wú)核膜包被等特征,將生物分為原核細胞和真核細胞。這種基于微觀(guān)層面的劃分對“蠢蠢欲動(dòng)”的海帶來(lái)說(shuō),只能是鞭長(cháng)莫及。盡管它的“鞭”真的很長(cháng),你吃下的海帶結活著(zhù)的時(shí)候長(cháng)度可超過(guò) 3 米。
與原核生物和原生生物界中大部分單細胞生物相比,它完全坐實(shí)了多細胞生物的身份,可相比其他多細胞生物,它又只是一個(gè)“簡(jiǎn)單的多細胞”,只有長(cháng)長(cháng)的葉狀體在海水中搖擺。是了!“搖擺”就是它對自己定位的真實(shí)寫(xiě)照。
收獲中的海帶 圖片來(lái)源:參考文獻
海帶作為“不等鞭毛類(lèi)”的“前世今生”
秉持著(zhù)“堅持就是勝利”的信念,海帶養精蓄銳,等待著(zhù)“天時(shí)地利人和”時(shí)局的到來(lái)。這一次,海帶終于要成功了嗎?它能改變自己身為“植物”的宿命了嗎?
這一時(shí)期,人們對生物的認知深入到更微觀(guān)的尺度,通過(guò)分子系統學(xué)構建系統發(fā)育樹(shù)來(lái)確定生物類(lèi)群的演化關(guān)系。終于,曾經(jīng)被歸為褐藻門(mén)(Phaeophyta)的海帶,在大多數現代分類(lèi)方法中被重新劃歸為“不等鞭毛類(lèi)”這一更精確的分類(lèi)單元[5]。
不等鞭毛類(lèi)生物的祖先,早在還是一個(gè)小小的細胞時(shí)就把弱肉強食的生存法則一遍遍演繹。當早期的真核生物界形成后,這些不等鞭毛類(lèi)的祖先細胞為了生存,開(kāi)始對自己的“親戚們”下手,演化出一種名為“胞吞”的手段——通過(guò)細胞膜的凹陷來(lái)吞噬其他細胞。但有一天,一個(gè)被吞噬的藍細菌(舊稱(chēng)藍藻),不知為何沒(méi)有被消化,這次意外的“共生事件”讓真核生物獲得了光合作用的能力。而這個(gè)幸存藍細菌,它的后代則演化成了細胞中的“能量工廠(chǎng)”——葉綠體。
兩次內共生圖示 圖片來(lái)源:參考文獻
吞噬只有零次和無(wú)數次,嘗到甜頭的海帶祖先又經(jīng)過(guò)了兩次吞噬,形成了四層膜的葉綠體,至此,海帶誕生了。瘋狂“疊甲”讓它和只有兩層葉綠體膜的植物直接區分開(kāi)來(lái),它被歸入原生生物界。盡管大業(yè)未竟,但海帶終于擺脫了植物界的頭銜,在原生生物界中贏(yíng)得了自己的一席之地。
重新認識一下海帶吧!
那么,讓我們來(lái)重新認識一下有了“新身份”的海帶吧!
海帶隸屬于色藻界-褐藻門(mén)-褐藻綱-海帶目-糖海帶屬,全名Saccharina japonica(Aresch.)C.E.Lane,C.Mayes,Druehl&G.W.Saunders, 2006。曾經(jīng)被當做植物的它,實(shí)際上與它的第二個(gè)王國——原生生物的關(guān)系更近。至于植物,它們曾擁有過(guò)共同的祖先,但早已經(jīng)分道揚鑣[6]。但是,在生物界龐大的譜系中,這點(diǎn)親緣關(guān)系實(shí)在不足為奇。
海帶也許背離了植物界和動(dòng)物界的傳統分類(lèi),但值得慶幸的是,它并沒(méi)有“背刺”素食者們——對于鮮嫩的海帶制品,依然可以心安理得地盡情享用!