藻類的秘密

藻類是地球上最早出現(xiàn)的生物類群之一，經(jīng)過持續(xù)不斷的演變，它們的生長版圖逐漸擴(kuò)大。由海水到河口，再由河口進(jìn)入河川或淡水湖泊。有些適應(yīng)力超強(qiáng)的種類，甚至變?yōu)楹醋畛Ｒ姷姆N類。

危險(xiǎn)之旅

球藻旅行可不簡單。球藻從離開溫暖海洋的懷抱開始，就展開了一段危險(xiǎn)而艱辛的旅程，其困難的程度，不亞于人類登陸火星。淡水與海水的性質(zhì)差異，使無機(jī)碳的溶解度降低，讓它要耗費(fèi)更大的能量取得光合作用所需的原料；即便是不小心接觸到淡水，也有因滲透壓不平衡而漲破細(xì)胞的危險(xiǎn)。此外，淡水里的鈉離子濃度低，很多依賴鈉離子調(diào)節(jié)的營養(yǎng)鹽吸收機(jī)制，會(huì)因此而失調(diào)。所以，球藻面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)就是，如何將多余的水?dāng)D出細(xì)胞，再調(diào)整自己的營養(yǎng)鹽攝取機(jī)制，使生活不虞匱乏。

科學(xué)的證據(jù)

波羅的海曾經(jīng)是一個(gè)鹽海，來自北海的海水會(huì)經(jīng)由通道，流入此海域；冰河時(shí)期以后，通道縮減，波羅的海鹽分因北海海水的入流量減少而大量減少，由南至北也產(chǎn)生了一個(gè)穩(wěn)定的鹽分梯度。到了波羅的海的北部，水的鹽分僅剩下0．1鹽度(pus)；在那里，除了小泡墨角藻以外，幾乎找不到其他海藻了。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，海藻繁殖率降低的主要原因有二：配子體(藻類的精子及卵子)的活動(dòng)力降低，壽命變短，大大減少了精、卵配對(duì)的機(jī)會(huì)；就算精、卵有辦法相遇，多精子受精的比率也偏高。得天獨(dú)厚的小泡墨角藻何以能在這里生養(yǎng)呢?科學(xué)家取來生長在北海、中波羅的海、北波羅的海及河口地的小泡墨角藻做比較，發(fā)現(xiàn)生長在北波羅的海的族群，除了卵子的釋出率比精子高4倍外，卵子受精后，膜電位維持在高電位的時(shí)間也較長，足以降低其他精子再次結(jié)合的幾率，提高受精成功率。小泡墨角藻真是幸運(yùn)呀。因著這支特別的族群，使它在這一次的環(huán)境變遷中，沒有從波羅的海北部消失。

紅藻的繁殖策略

像許多高等植物與動(dòng)物一樣，有性生殖與無性生殖的方式，在多數(shù)紅藻的生命過程中，會(huì)反復(fù)地交替出現(xiàn)。為了應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化與增加子孫的數(shù)量，紅藻的生殖方式，多得讓人目炫神迷。更令人驚訝的是，它們似乎都很熟稔地運(yùn)用各種策略。科學(xué)家不只一次發(fā)現(xiàn)，不同環(huán)境中的紅藻族群，采取無性或有性生殖方式的個(gè)體數(shù)量，有很大的變化，而且，在族群數(shù)量不足時(shí)，無性生殖似乎有取代有性生殖的趨勢(shì)。這其中的所有變通方式，都是生物歷經(jīng)長久歲月演化出水的。科學(xué)家史戴司認(rèn)為：“各種生殖策略中，蘊(yùn)藏著無數(shù)的秘密，若我們仔細(xì)觀察它們的流轉(zhuǎn)變化，就有機(jī)會(huì)完全了解生物。”讓我們一起來學(xué)習(xí)這個(gè)有趣的議題吧。

有性生殖

在仙菜的雌配子體尖端存在受精毛，精子會(huì)由其頂端小孔滑入，與其底端的卵子細(xì)胞結(jié)合。雌配子體受精之后，會(huì)發(fā)育成果孢囊，里面的果孢子成熟后，即會(huì)散出，變成孢子體。

四分孢子的產(chǎn)生，是紅藻由孢子體變成配子體的一個(gè)重要過程。擁有雙套染色體的孢子體細(xì)胞，經(jīng)由減數(shù)分裂，產(chǎn)生含單套染色體的四分孢子。四分孢子成熟后會(huì)由孢子囊散出，隨后發(fā)育成雌、雄配子體。其間的分配比例，會(huì)因環(huán)境不同而異。

無性生殖

在水生植物葉柄上，濃密的黑色短毛是一種淡水紅藻，我們稱它為叢枝奧杜藻。它有兩種無性生殖策略，一種是匍匐生殖，通過匍匐絲爬滿整個(gè)葉柄；另一種則是通過單孢子繁殖。掛在枝條上的手指狀短枝的頂端，被染劑染為深紫色的橢圓形小球，就是單孢子。單孢子成熟后，會(huì)脫離母枝，隨著水流漂散他處，增加族群繁殖空間。

藻類也有性激素

與紅藻相比，褐藻的生殖策略，可能相對(duì)靈活得多。它們的雌、雄配子都具鞭毛，能在水中自由活動(dòng)，尋找新的生活空間，以減少同種之間競爭的壓力。以長囊水云為例，雌配子脫離母株之后，大約有24小時(shí)的時(shí)間，尋找著床點(diǎn)。待其順利降落，就會(huì)開始散發(fā)性激素，引導(dǎo)雄配子前來交配。聰明的雄配子，除了有明亮的眼，能感應(yīng)光線外，也有靈敏的鼻，能清楚地分辨自己是離香味越來越遠(yuǎn)呢，還是越來越近。所以，找尋“心上人”的工作，一點(diǎn)也不困難。雄配子趕到雌配子身旁后，會(huì)輕輕落在她的身上，和其他兼程趕來的雄配子們，一同等候雌配子的抉擇。雀屏中選的雄配子，隨后就和雌配子完成婚配，展開新生活。

原來都是小分子

所有褐藻的性激素，都是化學(xué)結(jié)構(gòu)近似的揮發(fā)性芳香化合物，近似褐藻的藻類，也常合成相同的性激素。神奇的是，在自然界中異種雜交的幾率很低。因?yàn)榇啤⑿叟渥咏雍系倪^程，是高專一性的；即便是同一種，若二者是來自無法契合的品系，也無法完成交配。為的只是確保后代子孫健健康康，存活率高。

長囊水云的性激素是ectocarpene。雄配子對(duì)其敏感度極高，費(fèi)洛蒙分子的濃度，只要高于6．1×10^-13M，就可以促使雄配子聚集。換句話說，每毫升海水里，只要有一個(gè)分子，就足以引發(fā)反應(yīng)。交配成功之后，隨即萌發(fā)為孢子體，進(jìn)入另一個(gè)生命過程。

一個(gè)小小的化學(xué)分子，就可以牽成一段姻緣。行文至此，深深感到藻類在擇偶方面，實(shí)在比我們?nèi)祟惛呙髟S多。珊瑚并不是唯一能集體產(chǎn)卵的水中生物。為了爭取生存空間，珊瑚礁上的藻類，也使用同樣的伎倆；選一個(gè)良辰吉時(shí)，精卵齊放，完成婚禮。

見證大自然的奇觀

多虧了一位體魄強(qiáng)壯的年輕科學(xué)家克利福敦，在巴拿馬圣伯拉斯角耐心守候，才發(fā)現(xiàn)了其中的奧妙。1994年10月26日清晨5：53，非常意外地，他撞見巴拿馬沿岸鈣扇藻集體產(chǎn)卵的壯觀場面，讓他下定決心，投入這項(xiàng)有趣的研究工作。到次年5月12日為止，他總共看到了分別屬于8種綠藻的38次集體產(chǎn)卵。從6月到11月的5個(gè)月當(dāng)中，他為了更仔細(xì)地觀察綠藻集體產(chǎn)卵，每天潛水兩次(分別是清晨5：30至7：00與2：30至4：00的兩個(gè)區(qū)段間)，在水里耗著，等待綠藻產(chǎn)卵。終于，皇天不負(fù)苦心人，他記錄下了這個(gè)十分有計(jì)劃性的自然奇觀。

綠藻的婚禮

幾千個(gè)個(gè)體，在一夜之間，為孵化做好準(zhǔn)備。再于次日清晨的短短5～15分鐘內(nèi)，同時(shí)釋放成熟的配子，其濃度之高，可將海水的能見度，瞬間降至一米以下。配子釋出后，只有40～60分鐘的時(shí)間，尋求配對(duì)。隨后，就和受精卵一起下沉，使海水再度澄清。這場戲劇化的演出，從藻體準(zhǔn)備繁殖，到其功成身退，才短短不到一天半的時(shí)間。

水溫高低與光線強(qiáng)度是控制集體產(chǎn)卵的兩大因素。不同種類綠藻的環(huán)境需求不同，因此，各種藻類的配子體，可以互不干擾地，在日出前后的3小時(shí)內(nèi)，陸續(xù)釋放出來，完成繁衍子孫的大事。

大自然是不是很神奇、奧妙呢?冥冥之中，似乎有一股整合與組織的力量，讓生活于其中的蒼生萬物，在繁忙的生命過程中，一步也不踏錯(cuò)。

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