20170818-CUP：藻類：動植物的源頭？
CUP：藻類：動植物的源頭？
2017年8月18日
藻類是文明的源流？
物競天擇，一切物種皆由演化而來。達爾文為探尋物種起源指點方向，至於生物如何演化，一直是科學界謎團。近日有一班澳洲及德國科學家嘗試為演化史補遺，主張藻類是所有動植物的源頭，7 億年前一場地球巨變之後，取代細菌成為地球霸主，養活並觸發不少物種的演化，最終衍生出無數動植物。
上古地球是一場感冒與發燒交替的疾病史，氣候忽冷忽熱：7 億 1,700 萬年前，地球恰如一個雪球，絕大部分海面結冰，超級大陸亦被厚冰全面覆蓋。此時發生一場火山爆發，徹底改寫了地球史：火山釋出大量二氧化碳，造成全球暖化，世界開始融冰，海面溫度高達 60℃。及至 6 億 5,900 萬年前，地球已由雪球變成溫室；再過 1,400 萬年，地球又冰封為雪球。
遠古藻類：青綠藻（prasinophyte）。
圖片來源：維基百科
藻類（algae）又稱懸浮植物，涵括原核生物、原生生物界和植物界，是地球上最古老的生物之一，有現存化石可追溯至 17 億年前。根據澳洲國立大學地球科學系教授 Jochen Brocks，地球該段冷熱交替期為生物帶來豐富營養，促成藻類興起，海洋食物鏈重塑下，複雜生物機制得以演化而成。Jochen Brocks 與一眾科學家的研究獲刊於權威期刊「自然」（Nature）。
藻類時代降臨之前，海洋由細菌主宰，其中以藍菌（cyanobacteria）最具影響力，憑藉光合作用，藍菌自給自足外，亦為大氣提供氧氣。其後，約於 19 億至 9 億年前，有一個複雜細胞併吞了藍菌，獲得光合作用的能力，先是形成藻類，後來擴及一切植物，由浮游植物（phytoplankton）到海草，再由樹木到花卉，皆是一次偶發事件派生而來。
Jochen Brocks 團隊研究海床的化學物，發現其中內含藻類細胞元素甾烷（sterane）及細菌元素藿烷（hopane）。通過比較兩者比例，能夠推斷歷年來相對數量的演變。團隊據此指出，第一次雪球期及之前，細菌藿烷的數量大幅超出藻類甾烷，而當地球暫時解凍，即約 6 億 5,900 萬年前至 6 億 4,500 萬年前，甾烷數量急升百倍甚至千倍之多，種類亦開始呈現多樣化。
磷酸鹽礦石。
地球之所以從細菌時代過渡至藻類時代，或與磷酸鹽（phosphate）有關。磷酸鹽是一種重要養分，對生物的數量及成長速度影響至巨。而在地球歷史中，海洋的磷酸鹽含量一向偏低，但在 8 億至 6 億 3,500 萬年前，亦即緊接藻類崛起之前，磷酸鹽突然大幅增多，開始逐步改變地球生態。
細菌的表面積比例較大，有助周圍汲取養分，因此磷酸鹽含量偏低的貧瘠環境有利細菌繁衍；而在磷酸鹽豐富的情況，則有利體積較大的生物生存。第一次雪球期期間，冰川將山夷平撞碎，磷酸鹽排入海洋；而當地球變暖，雨水又為海岸帶來更多磷酸鹽，最終打破細菌的海洋霸權。
狄更遜水母屬於 5 億至 6 億年前的埃迪卡拉生物群，是為地球首批多細胞生物之一。 圖片來源：Wikimedia Commons
Jochen Brocks 團隊推測，磷酸鹽養分先由藍菌吸收，經由其他微生物，滋養較大型的藻類。藻類大量繁殖，輾轉促進有孔蟲界（rhizarians）演化，這種單細胞生物（包括阿米巴變形蟲）能夠一日鯨吞海洋近半藻類。新食物鏈造就「大型動物」：厘米大小的生物約於 6 億 3,500 萬年前誕生，隨後埃迪卡拉時期（Ediacaran Period）出現地球第一批多細胞生物 —— 埃迪卡拉生物群（Ediacaran biota），宣告動物時代來臨。
換言之，先有磷酸鹽，再有藻類，最後輪到動物登場。Jochen Brocks 在大西洋月刊訪問表示，一個有鯊魚的生態系統不可能單由細菌造就。研究固然有說服力，但亦不無過度簡化之嫌，例如有質疑指，藻類品種繁多，其中只有少數具備生態價值（尤其是青綠藻），是次研究無法證明哪些藻類得益於磷酸鹽；而藻類與藍菌共生共存，加上食物鏈錯綜複雜，單憑一種生物不見得能夠改變整個生態。如同一切起源論，一日未有決定性證據，一日仍是假說。不過，云云理論之中，藻類起源是目前較能呼應各範疇研究成果的一種，只是尚待深入考證。
CUP
2017年8月18日
藻類是文明的源流？
物競天擇，一切物種皆由演化而來。達爾文為探尋物種起源指點方向，至於生物如何演化，一直是科學界謎團。近日有一班澳洲及德國科學家嘗試為演化史補遺，主張藻類是所有動植物的源頭，7 億年前一場地球巨變之後，取代細菌成為地球霸主，養活並觸發不少物種的演化，最終衍生出無數動植物。
上古地球是一場感冒與發燒交替的疾病史，氣候忽冷忽熱：7 億 1,700 萬年前，地球恰如一個雪球，絕大部分海面結冰，超級大陸亦被厚冰全面覆蓋。此時發生一場火山爆發，徹底改寫了地球史：火山釋出大量二氧化碳，造成全球暖化，世界開始融冰，海面溫度高達 60℃。及至 6 億 5,900 萬年前，地球已由雪球變成溫室；再過 1,400 萬年，地球又冰封為雪球。
遠古藻類：青綠藻（prasinophyte）。
圖片來源：維基百科
藻類（algae）又稱懸浮植物，涵括原核生物、原生生物界和植物界，是地球上最古老的生物之一，有現存化石可追溯至 17 億年前。根據澳洲國立大學地球科學系教授 Jochen Brocks，地球該段冷熱交替期為生物帶來豐富營養，促成藻類興起，海洋食物鏈重塑下，複雜生物機制得以演化而成。Jochen Brocks 與一眾科學家的研究獲刊於權威期刊「自然」（Nature）。
藻類時代降臨之前，海洋由細菌主宰，其中以藍菌（cyanobacteria）最具影響力，憑藉光合作用，藍菌自給自足外，亦為大氣提供氧氣。其後，約於 19 億至 9 億年前，有一個複雜細胞併吞了藍菌，獲得光合作用的能力，先是形成藻類，後來擴及一切植物，由浮游植物（phytoplankton）到海草，再由樹木到花卉，皆是一次偶發事件派生而來。
Jochen Brocks 團隊研究海床的化學物，發現其中內含藻類細胞元素甾烷（sterane）及細菌元素藿烷（hopane）。通過比較兩者比例，能夠推斷歷年來相對數量的演變。團隊據此指出，第一次雪球期及之前，細菌藿烷的數量大幅超出藻類甾烷，而當地球暫時解凍，即約 6 億 5,900 萬年前至 6 億 4,500 萬年前，甾烷數量急升百倍甚至千倍之多，種類亦開始呈現多樣化。
磷酸鹽礦石。
地球之所以從細菌時代過渡至藻類時代，或與磷酸鹽（phosphate）有關。磷酸鹽是一種重要養分，對生物的數量及成長速度影響至巨。而在地球歷史中，海洋的磷酸鹽含量一向偏低，但在 8 億至 6 億 3,500 萬年前，亦即緊接藻類崛起之前，磷酸鹽突然大幅增多，開始逐步改變地球生態。
細菌的表面積比例較大，有助周圍汲取養分，因此磷酸鹽含量偏低的貧瘠環境有利細菌繁衍；而在磷酸鹽豐富的情況，則有利體積較大的生物生存。第一次雪球期期間，冰川將山夷平撞碎，磷酸鹽排入海洋；而當地球變暖，雨水又為海岸帶來更多磷酸鹽，最終打破細菌的海洋霸權。
狄更遜水母屬於 5 億至 6 億年前的埃迪卡拉生物群，是為地球首批多細胞生物之一。 圖片來源：Wikimedia Commons
Jochen Brocks 團隊推測，磷酸鹽養分先由藍菌吸收，經由其他微生物，滋養較大型的藻類。藻類大量繁殖，輾轉促進有孔蟲界（rhizarians）演化，這種單細胞生物（包括阿米巴變形蟲）能夠一日鯨吞海洋近半藻類。新食物鏈造就「大型動物」：厘米大小的生物約於 6 億 3,500 萬年前誕生，隨後埃迪卡拉時期（Ediacaran Period）出現地球第一批多細胞生物 —— 埃迪卡拉生物群（Ediacaran biota），宣告動物時代來臨。
換言之，先有磷酸鹽，再有藻類，最後輪到動物登場。Jochen Brocks 在大西洋月刊訪問表示，一個有鯊魚的生態系統不可能單由細菌造就。研究固然有說服力，但亦不無過度簡化之嫌，例如有質疑指，藻類品種繁多，其中只有少數具備生態價值（尤其是青綠藻），是次研究無法證明哪些藻類得益於磷酸鹽；而藻類與藍菌共生共存，加上食物鏈錯綜複雜，單憑一種生物不見得能夠改變整個生態。如同一切起源論，一日未有決定性證據，一日仍是假說。不過，云云理論之中，藻類起源是目前較能呼應各範疇研究成果的一種，只是尚待深入考證。
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