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精致小贝竟是植物

植物界也有贝类

贝类我们都见过,两个坚硬的漂亮外壳扣合在一起,包着里面柔软的躯体,这两个外壳是由碳酸钙和硅酸盐组成的,可以保护贝类免受侵害。

贝类一般属于软体动物。可是你相信吗?植物界也有贝类。只是平时我们用肉眼很少能看见,但捧一捧海水放到显微镜下,你就大开眼界了,里面有圆盘状、叶片形状、羽毛状、船形、花生形、水母形状等各种形状的小贝壳,这些微小的贝壳从几微米到约一毫米,不论多大多小,不论什么形状,都是由两片坚硬的外壳扣合在一起的,如果扒开这两片外壳,里面是异常柔软的膜包着的细胞质。有趣的是,这些小贝壳不仅图案形形色色,很美丽,而且几乎是透明的,看上去好像是玻璃构成的,简直就像微小的玻璃工艺品,透过它,可以看到内部的躯体是什么颜色的。更让你感觉不可思议的是,这些小贝壳可不是动物,而是植物,而且是非常低等的植物!原来它们就是数量非常繁多,分布非常广泛的硅藻。

可以说它们是很特别的单细胞植物,体内含有叶绿素、胡萝卜素等植物色素,含有很大的液泡,但细胞壁却不像一般植物的细胞壁是纤维素构成的,它们的细胞壁是由二氧化硅或硅酸盐组成的,非常坚硬。这有什么好处呢?这好处可太多了。首先硅质的细胞壁不会像纤维素那样容易被海水泡软,因此可以非常有效地保护内部的细胞,这也许是生活在海洋中的硅藻首先考虑的吧。其次,硅质的细胞壁更透明,容易让阳光透进来。而且,硅质的细胞壁有很多更微小的小孔,这些小孔微小到纳米大小,能够吸附很多硅藻自身所需要的营养。还有一点,坚硬细胞壁的小孔内还可以藏有少量气体,从而让自己的身体更容易浮在水面上采集阳光。

植物小贝的繁殖麻烦

不过,坚硬的外壳却给硅藻的繁殖带来了麻烦,但硅藻们解决这个麻烦的办法却很是耐人寻味。

硅藻的繁殖与一般的单细胞生物一样,通常是一分为二的分裂式繁殖。但硅藻的坚硬外壳可怎么办?硅藻内部柔软的细胞能有足够的力量把坚硬的外壳掰开,让两片外壳变为四片吗?硅藻可没有那么笨,它的一分为二不是让外壳断裂,而是沿着两片外壳结合的缝分裂开,这样,一个硅藻母亲分裂成两个硅藻女儿,但每个女儿只是从母亲那继承了一片外壳,另一片外壳需要自己快速生长出来。

有趣的是,硅藻的两片外壳一般是不一样大的,通常是一片大一点,一片小一点,这样才会扣合得紧密一些。那么这样,分给两个女儿的外壳,也就会一个大,一个小了,硅藻母亲不想偏心也没有办法。

但女儿们却非常珍视母亲给的外壳,不论分得的外壳大还是小,都是把母亲给的外壳作为自己的上壳,自己产生的外壳作为下壳。那么这样就有个问题:其中分得较大外壳的女儿,自己长出的下壳可以与母亲的下壳一样大,因此个头与母亲一样大,但分得较小外壳的女儿,自己长出的下壳必须小一些才行,这样个头就会比母亲小一些。而小个头女儿将来又会生出一个更小个头的女儿,更小个头的女儿继续繁殖……这样,硅藻的后代,个头就会越来越小。这可怎么办?

不可思议的是,硅藻的后代缩小到一定程度,就不再一分为二了,而是进行有性生殖,产生出坚韧的膜包裹的孢子,由孢子发育成的硅藻,就会回复到那个种类的最大的个头,之后又进入了无性的分裂生殖。这充分体现了生理上的复壮现象或还童现象。

植物小贝也会运动

贝类一般是能够拖着自己坚硬的外壳缓慢地移动。让人惊讶的是,硅藻这植物界的小贝有的也可以移动!那么它们到底属于植物还是动物呢?它们又是如何移动的?

能够运动的硅藻一般是羽毛形状或树叶形状的硅藻,这类硅藻不是浮在水面上生活的,而是附着水中的石头上或其它植物上生活的。为了寻找自己更舒适的生活环境,这类硅藻经常会到处运动。

硅藻的运动很早就被人类观察到了,但硅藻到底是如何运动的这个问题,却很长时间才搞明白。初始人们认为硅藻的运动可能是体内的伸缩胞向外喷水,然后靠水的反射来运动的,但观察发现,硅藻体内没有伸缩胞。还有人认为硅藻是靠体内液泡变动造成的重心转移来滚动的,但硅藻每次移动的距离是它身体长度的数倍,如果靠重心转移来运动,每次运动距离很有限,肯定不会超过自身身体的长度。

19世纪末,生物学家仔细的观察才初步搞清楚硅藻是如何运动的:能运动的硅藻,上下两片硅质外壳在运动方向上各有一条纵沟和前后两个开孔,纵沟与开孔相连,当硅藻想运动时,细胞质从前面的开孔流出,经过纵沟流向后面的开孔,再从体内流动到前端开孔,这样循环往复。细胞质在纵沟内向后流动,会与水摩擦,从而产生了相反方向的作用力,推动硅藻向前运动。

可是让人困惑的是,硅藻的细胞质为什么不会溶解到水里而消失呢?搞清楚这个问题,时间又推迟了几十年。直到20世纪60年代,生物学家发现,从硅藻体内流出或挤出的细胞质是高分子组成的稠稠的物质,这些粘稠的物质在绕过纵沟的时候,就像形成了一条纤维一般,很难与水混合在一起。

不过进一步的研究又发现,这种粘稠物质并没有像科学家原本认为的那样流动不息,而是从前面开孔挤出,绕过纵沟,进入后面开孔后,就不再流动,但是会有节奏地收缩,就像肌肉纤维的收缩一样。只是这种收缩会从前蔓延到后,看上去就像粘稠细胞质在流动一样。其实这种能够收缩的粘稠纤维就相当于硅藻的腿脚,靠它的收缩来运动,靠它来附着在别的物体上。

硅藻是如何运动的,我们算是搞清楚了,可是这种会运动的硅藻算是植物呢?还是应该算动物?生物界有很多生物跨在动植物分界线上,让人陷入判断的尴尬。

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