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陆地植物最初是如何进化的

2019-11-06 15藻类

科学家认为绿藻是植物的水生祖先,但我们不确定陆地植物最初是如何进化的。

密歇根州立大学(Michigan State University)发表在《生命》(eLife)杂志上的一项新研究提供了陆地植物最初是如何进化的证据,表明藻类可能在5亿多年前,以真菌为载体离开水,并在陆地上定居。

藻类生活在真菌里

“真菌在地球上随处可见。它们与大多数陆地植物建立共生关系。这就是为什么我们认为它们对陆地上的生命进化至关重要。但是到目前为止,我们还没有看到真菌内化活藻类的证据。

研究人员从古老的世系中分别选择了一株土壤真菌和一株海洋藻类,分别是被孢被拉长孢霉和海洋巨绿孢霉。

当它们一起生长时,这两种生物就形成了牢固的关系。

Du说:“显微镜图像显示藻类细胞聚集在真菌细胞周围并附着在真菌细胞上。”“藻类的细胞壁被轻微破坏,它的纤维延伸部分似乎抓住了真菌的表面。”

令人惊讶的是,当它们一起生长了很长时间——大约一个月——一些藻类细胞进入了真菌细胞。在这种关系中,两个有机体都保持活跃和健康。

这是科学家们第一次看到真菌将真核生物、光合生物内在化。他们称之为光合菌丝。

陆地植物最初是如何进化的

“这是一个双赢的局面。两种生物在一起还能得到额外的好处。”Du说。它们交换营养物质,可能是碳从藻类向真菌的净流动,而氮则向相反方向的净流动。有趣的是,这种真菌需要与活着的藻类细胞进行身体接触来获取营养。藻类细胞不需要身体接触或活着的真菌来从这种相互作用中受益。真菌细胞,无论是死的还是活的,都会在它们的环境中释放营养物质。”

“更好的是,当营养缺乏时,藻类和真菌细胞一起生长,通过互相喂食来抵御饥饿。它们比单独生长时生长得更好。”Du解释道。

也许这种增加的耐寒性解释了藻类是如何在陆地上生存下来的。

“在自然界中,类似的共生事件可能正在发生,比我们意识到的要多,”Du说。“我们现在有一个系统来研究光合生物如何在非光合生物体内生存,以及这种共生是如何进化和发挥作用的。”

这两种生物都是生物技术相关的菌株,因为它们生产大量的石油。Du正在测试它们作为一个生产高价值化合物的平台,如生物燃料或Omega 3脂肪酸。

Du说:“因为这两种生物在一起更有弹性,它们可能更好地经受住生物生产的压力。”“我们还可以降低收获藻类的成本,这是生物燃料成本仍令人望而却步的一大原因。”

引用

Michigan State University. "Algae living inside fungi: How land plants first evolved." ScienceDaily. ScienceDaily, 23 July 2019.
www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190723163943.htm.

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