第3章 多細胞生物的結構形式和組織化等級(1)(1 / 3)

比較一下各類多細胞生物的結構形式,有可能揭示出由單細胞生命向複雜的多細胞結構體製進化過渡的可能途徑。

(1)原核生物的多細胞結構形式

元古宙的藍菌化石在形態上有兩種類型:一是單個細胞的形式,分散或者無規則地隨機聚集;另一種形式是多個細胞大致有規律地排列或聚集成細胞集群。某些底棲藍菌能形成複雜的內部有一定程度的形態、功能分化的細胞集群。元古宙原核生物藍菌的多細胞化趨勢,例如我國長城群的藍菌化石始藍枝藻Eohyella在疊層石的層麵上形成有明顯形態分化的細胞集群,集群的上部匍匐生長於疊層石層麵上(稱為匍匐部);集群的下部是向下穿過疊層石層垂直生長的絲體(稱為直立部);匐匍部又有營養細胞和生殖細胞的分化。

雖然底棲的藍菌有明顯的多細胞化趨勢,但因其原核細胞的遺傳係統還不能實現複雜的細胞間遺傳調控,因此,藍菌及所有其他原核生物都沒有進化到組織、器官的結構形式,停留在單個細胞和細胞集群的等級上。隻有真核細胞才最終發展出具有分化的組織和行使特殊功能的複雜器官的複雜結構。

(2)真核生物的多細胞結構形式和組織化等級

真核生物的結構可以歸納為四個組織化等級:

a.單細胞的(例如原生生物);

b.多核體;

c.細胞集群:由一定數目的細胞排列成一定形態的定形集群和由不定數目的細胞排列成不定形態的不定型集群;

d.組織:達到組織等級的生物結構最初顯示出個體表麵部分與內部的分化(皮層或皮組織的分化),營養部分與生殖部分的分化;營養部分進而分化出具有支撐功能和防護功能的硬組織,以及行使各種營養功能的器官係統。

維管植物的起源與早期進化

在長達30多億年的整個太古宙與元古宙期間,地球上的生命一直生存於水環境中,也就是說,生物圈包含在水圈之中。陸地上的生命最早出現於約4億多年前,並且在地球曆史最後的1/10的時間裏達到繁榮。陸地生態係統的建立是和維管植物的出現和進化分不開的。

維管植物是指具有木質化維管係統的陸地光合自養生物,它和不具維管組織的苔蘚植物都具有較複雜的個體發育過程,因而合稱為有胚植物。維管植物是地球上最重要的生物類群之一,就現今的生物圈而言,它占總生物量的97%,約有30萬種。維管植物、苔蘚植物和淡水藻類以及藍菌等一起作為初級生產者支持著龐大的陸地生態係統。

植物維管係統的木質化就是植物的骨骼化。動物與植物的第一次骨骼化發生在元古宙末至寒武紀初,即大約5.3億年前。這一次骨骼化以無脊椎動物鈣質外殼的形成和植物中鈣藻化石的最早出現為標誌,實際上是外骨骼的產生。動物的第二次骨骼化可能發生在中奧陶至晚奧陶世,以磷酸鈣的內骨骼出現為標誌。植物的第二次骨骼化可能發生於晚奧陶世或誌留紀,以木質化的維管係統的起源為標誌。

植物由葉狀體向維管植物的進化是由水環境向陸地幹旱環境適應改變的過程,這一過程中包含著植物內部結構與生理機能的一係列革新。這一係列進化革新使植物具備了如下的新的適應特征:

(1)植物具備了調節和控製體內外水平衡的能力,從而能夠適應陸地幹旱環境;

(2)植物具備了相當堅強的機械支撐力,不需要水介質的支持而能直立於陸地上;