藍(lán)藻是如何形成的
藍(lán)藻是如何形成的
藍(lán)藻是最簡(jiǎn)單、最原始的單細(xì)胞生物，所有的藍(lán)藻都是單細(xì)胞生物，那么你對(duì)藍(lán)藻的形成了解多少呢?下面就讓學(xué)習(xí)啦小編來(lái)給你科普一下藍(lán)藻是如何形成的。
藍(lán)藻的形成
藍(lán)藻(lanzao)即藍(lán)藻門(mén)，又稱藍(lán)綠藻。是一門(mén)最原始、最古老的藻類(lèi)植物。其主要特征是：植物體簡(jiǎn)單，單細(xì)胞，各式群體和絲狀體;細(xì)胞中無(wú)真核，但細(xì)胞中央含有核物質(zhì)，通常呈顆粒狀或網(wǎng)狀，沒(méi)有核膜和核仁，具有核的功能，故稱其為原核。正因如此，近代大多數(shù)學(xué)者主張將藍(lán)藻從植物界中分出來(lái)，和具原核的細(xì)菌等一起，單立為原核生物界。藍(lán)藻不具葉綠體、線粒體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和液泡等細(xì)胞器，含葉綠素a，無(wú)葉綠素b，含數(shù)種葉黃素和胡蘿卜素，還含有藻膽素(是藻紅素、藻藍(lán)素和別藻藍(lán)素的總稱)。一般說(shuō)，凡含葉綠素a和藻藍(lán)素量較大的，細(xì)胞大多呈藍(lán)綠色。同樣，也有少數(shù)種類(lèi)含有較多的藻紅素，藻體多呈紅色，如生于紅海中的一種藍(lán)藻，名叫紅海束毛藻，由于它含的藻紅素量多，藻體呈紅色，而且繁殖的也快，故使海水也呈紅色，紅海便由此而得名。藍(lán)藻雖無(wú)葉綠體，但在電鏡下可見(jiàn)細(xì)胞質(zhì)中有很多光合膜，叫類(lèi)囊體，各種光合色素均附于其上，光合作用過(guò)程在此進(jìn)行。藍(lán)藻的細(xì)胞壁和細(xì)菌的細(xì)胞壁的化學(xué)組成類(lèi)似，主要為粘肽;貯藏的光合產(chǎn)物主要為藍(lán)藻淀粉和藍(lán)藻顆粒體等;生活史中均無(wú)具鞭毛的細(xì)胞;繁殖方式有兩類(lèi)，一為營(yíng)養(yǎng)繁殖，包括細(xì)胞直接分裂(即裂殖)、群體破裂和絲狀體產(chǎn)生藻殖段等幾種方法，另一種為某些藍(lán)藻可產(chǎn)生內(nèi)生孢子或外生孢子等，以進(jìn)行無(wú)性生殖。目前尚未發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻有真正的有性生殖。藍(lán)藻在地球上大約出現(xiàn)在距今35～33億年前，現(xiàn)在已知約1500多種，分布十分廣泛，遍及世界各地，但主要為淡水產(chǎn)。有少數(shù)可生活在60～85℃的溫泉中，有些種類(lèi)和真菌、苔蘚、蕨類(lèi)和裸子植物共生。有不少藍(lán)藻可以直接固定大氣中的氮，以提高土壤肥力，使作物增產(chǎn);還有的藍(lán)藻為人們的食品，如著名的發(fā)菜和普通念珠藻(地木耳)等。但在一些營(yíng)養(yǎng)豐富的水體中，有些藍(lán)藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一層藍(lán)綠色而有腥臭味的浮沫，稱為“水華”，甚至有些種類(lèi)還會(huì)產(chǎn)生一些毒素，加劇了水質(zhì)惡化，對(duì)魚(yú)類(lèi)等水生動(dòng)物，以及人、畜均有很大危害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成魚(yú)類(lèi)的死亡。
爆發(fā)條件;藍(lán)藻是一種水生生物，在湖水遭到嚴(yán)重有機(jī)污染，氮、磷含量超標(biāo)呈重富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)下，再遇上適宜的溫度(氣溫在18攝氏度左右)等條件，藍(lán)藻就可能爆發(fā)瘋長(zhǎng)。藍(lán)藻其實(shí)呈綠顏色，大量浮藻覆蓋在水面上像一層粘糊糊的“綠油漆”，專(zhuān)家們?yōu)樗×藗€(gè)靚麗的名稱——藍(lán)藻水華。水華爆發(fā)時(shí)，水中的溶解氧被藍(lán)藻大量消耗，魚(yú)類(lèi)等其他水生生物因缺氧而死亡，水體不僅變了顏色，還有臭味。長(zhǎng)期如此，湖泊失去了功能，成為死湖。
藍(lán)藻的形態(tài)特征
藍(lán)藻不具葉綠體、線粒體、高爾基體、中心體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和液泡等細(xì)胞器，唯一的細(xì)胞器是核糖體。含葉綠素a，無(wú)葉綠素b，含數(shù)種葉黃素和胡蘿卜素，還含有藻膽素(是藻紅素、藻藍(lán)素和別藻藍(lán)素的總稱)。一般說(shuō)，凡含葉綠素a和藻藍(lán)素量較大的，細(xì)胞大多呈藍(lán)綠色。同樣，也有少數(shù)種類(lèi)含有較多的藻紅素，藻體多呈紅色，如生于紅海中的一種藍(lán)藻，名叫紅海束毛藻，由于它含的藻紅素量多，藻體呈紅色，而且繁殖的也快，故使海水也呈紅色，紅海便由此而得名。藍(lán)藻雖無(wú)葉綠體，但在電鏡下可見(jiàn)細(xì)胞質(zhì)中有很多光合片層，叫類(lèi)囊體，各種光合色素均附于其上，是含有色素的膜性結(jié)構(gòu)，大大增加了細(xì)胞內(nèi)的膜面積，該結(jié)構(gòu)的主要功能是：進(jìn)行光合作用。
藍(lán)藻的細(xì)胞壁和細(xì)菌的細(xì)胞壁的化學(xué)組成類(lèi)似，主要為肽聚糖(糖和多肽形成的一類(lèi)化合物);貯藏的光合產(chǎn)物主要為藍(lán)藻淀粉和藍(lán)藻顆粒體等。細(xì)胞壁分內(nèi)外兩層，內(nèi)層是纖維素的，少數(shù)人認(rèn)為是果膠質(zhì)和半纖維素的。外層是膠質(zhì)衣鞘以果膠質(zhì)為主，或有少量纖維素。內(nèi)壁可繼續(xù)向外分泌膠質(zhì)增加到膠鞘中。有些種類(lèi)的膠鞘很堅(jiān)密拌可有層理，有些種類(lèi)膠鞘很易水化，相鄰細(xì)胞的膠鞘可互相溶和。膠鞘中可有棕、紅、灰等非光合作用色素。藍(lán)藻的藻體有單細(xì)胞體的、群體的和絲狀體的。最簡(jiǎn)單的是單細(xì)胞體。有些單細(xì)胞體由于細(xì)胞分裂后子細(xì)胞包埋在膠化的母細(xì)胞壁內(nèi)而成為群體，如若反復(fù)分裂，群體中的細(xì)胞可以很多，較大的群體可以破裂成數(shù)個(gè)較小的群體。有些單細(xì)胞體由于附著生活，有了基部和頂部的極性分化，絲狀體是由于細(xì)胞分裂按同一個(gè)分裂面反復(fù)分裂、子細(xì)胞相接而形成的。有些絲狀體上的細(xì)胞都一樣，有些絲狀體上有異形胞的分化;有的絲狀體有偽枝或真分枝，有的絲狀體的頂部細(xì)胞逐漸尖窄成為毛體，這也叫有極性的分化。絲狀體也可以連成群體，包在公共的膠質(zhì)衣鞘中，這是多細(xì)胞個(gè)體組成的群體。
藍(lán)藻的價(jià)值
藍(lán)藻是最早的光合放氧生物，對(duì)地球表面從無(wú)氧的大氣環(huán)境變?yōu)橛醒醐h(huán)境起了巨大的作用。有不少藍(lán)藻(如魚(yú)腥藻)可以直接固定大氣中的氮(原因：含有固氮酶，可直接進(jìn)行生物固氮)，以提高土壤肥力，使作物增產(chǎn)。還有的藍(lán)藻為人們的食品，如著名的發(fā)菜和普通念珠藻(地木耳)、螺旋藻等。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校的化學(xué)家通過(guò)基因工程對(duì)藍(lán)藻進(jìn)行了改造，使其能生產(chǎn)出丁二醇，這是一種用于制造燃料和塑料的前化學(xué)品，也是生產(chǎn)生物化工原料以替代化石燃料的第一步。相關(guān)論文發(fā)表在2013年1月7日的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。
論文領(lǐng)導(dǎo)作者、加州大學(xué)戴維斯分?；瘜W(xué)副教授渥美翔太(音譯)說(shuō)：“大部分化學(xué)原材料都是來(lái)自石油和天然氣，我們需要其他資源。”美國(guó)能源部已經(jīng)定下目標(biāo)，到2025年要有1/4的工業(yè)化學(xué)品由生物過(guò)程產(chǎn)生。
生物反應(yīng)都會(huì)形成碳—碳鍵，以二氧化碳為原料，利用陽(yáng)光供給能量來(lái)反應(yīng)，這就是光合作用。藍(lán)藻以這種方式在地球上已經(jīng)生存了30多億年。用藍(lán)藻來(lái)生產(chǎn)化學(xué)品有很多好處，比如不與人類(lèi)爭(zhēng)奪糧食，克服了用玉米生產(chǎn)乙醇的缺點(diǎn)。但要用藍(lán)藻作為化學(xué)原料也面臨一個(gè)難題，就是產(chǎn)量太低不易轉(zhuǎn)化。
研究小組利用網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)了幾種酶，恰好能執(zhí)行他們正在尋找的化學(xué)反應(yīng)。他們將能合成這些酶的DNA(脫氧核糖核酸)引入了藍(lán)藻細(xì)胞，隨后逐步地構(gòu)建出了一條“三步驟”的反應(yīng)路徑，能使藍(lán)藻將二氧化碳轉(zhuǎn)化為2，3丁二醇，這是一種用于制造涂料、溶劑、塑料和燃料的化學(xué)品。
渥美翔太說(shuō)，由于這些酶在不同生物體內(nèi)可能有不同的工作方式。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試之前，無(wú)法預(yù)測(cè)化學(xué)路徑的運(yùn)行情況。經(jīng)過(guò)3個(gè)星期的生長(zhǎng)后，每升這種藍(lán)藻的培養(yǎng)介質(zhì)能產(chǎn)出2。4克2，3丁二醇——這是迄今將藍(lán)藻用于化學(xué)生產(chǎn)所達(dá)到的最高產(chǎn)量，對(duì)商業(yè)開(kāi)發(fā)而言也很有潛力。
渥美翔太的實(shí)驗(yàn)室正在與日本化學(xué)制造商旭化成公司合作，希望能繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)，進(jìn)一步提高產(chǎn)量，并對(duì)其他產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)探索該技術(shù)的放大途徑。
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