原綠球藻是一種非常特殊的海洋超微型放氧光合自養(yǎng)原核生物。原綠球藻細(xì)胞極小、色素組成獨(dú)特、分類和進(jìn)化地位在生物界頗受爭(zhēng)議。原綠球藻在海洋中分布特別廣泛而且數(shù)量極大，其生態(tài)功能特別重要，并與資源環(huán)境關(guān)系密切。

誰是地球上最大的生產(chǎn)者？

誰也不會(huì)想到地球上最大的生產(chǎn)者，是生活在海洋里的原綠球藻。盡管它們的個(gè)體非常小，但它們的數(shù)量卻十分龐大，而且在適宜的環(huán)境中生長(zhǎng)速度快得驚人。特別是它們有利用弱光的本領(lǐng)，原綠球藻分布在從海面到200米深度的海水中，并且在全球海洋的北緯40°到南緯40°之間的海洋中都是優(yōu)勢(shì)種。如果全球變暖，原綠球藻的分布范圍還可能進(jìn)一步擴(kuò)大。

可想而知，一個(gè)生物物種占據(jù)著如此大的空間，其總生產(chǎn)力該有多高。事實(shí)上，每升海水里就有億萬個(gè)原綠球藻個(gè)體。此外，它們的繁殖速度也令人咂舌，在環(huán)境條件比較適宜時(shí)，它們的數(shù)量每天可翻一倍。所以，原綠球藻實(shí)際上是地球上單一物種生物量和生產(chǎn)力最高的生物。

海洋里的光合自養(yǎng)生物——原綠球藻

提起光合自養(yǎng)生物，人們都會(huì)想到陸地上的植物，因?yàn)榇蠹叶贾参锸峭ㄟ^光合作用養(yǎng)育自身的。

其實(shí)，海洋里也有大量光合自養(yǎng)生物，比如原綠球藻。這是一種非常古老的海洋生物。雖說叫“藻”，可它與人們想象當(dāng)中的海藻很不相同。通常所說的海藻是指多細(xì)胞的真核生物，而原綠球藻是單細(xì)胞的原核生物，所以也歸為藍(lán)細(xì)菌類群。

原綠球藻的個(gè)體大小通常只有0.7微米左右，只相當(dāng)于頭發(fā)絲粗細(xì)的1/100。別看原綠球藻如此微小，可它卻擁有進(jìn)行光合作用的所有部件。更特別的是，它還具有地球上獨(dú)一無二的光合色素——二乙烯基葉綠素，而且有a、b兩種類型。原綠球藻有一個(gè)難以想象的本領(lǐng)，它可以利用海洋深處微弱的光進(jìn)行高效的光合作用，來合成大量的有機(jī)物。一般植物都需要氮營(yíng)養(yǎng)，硝酸鹽氮(硝態(tài)氮)就是陸地施肥最常用的化肥之一。然而，有些原綠球藻卻不利用硝態(tài)氮。科學(xué)家已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)查明，這是因?yàn)樵G球藻不具有編碼硝酸氮還原酶的基因。這可能與原綠球藻這一古老物種起源時(shí)地球尚處在無氧狀態(tài)有關(guān)。

如果科學(xué)家們能夠通過轉(zhuǎn)基因手段將這種高效利用弱光進(jìn)行光合作用的基因移植到經(jīng)濟(jì)作物上，就有可能提高這些作物的光合作用水平，進(jìn)而提高它們生產(chǎn)有機(jī)物的能力。這對(duì)高溫多雨、日照不足的我國(guó)南方地區(qū)意義重大。

為什么說最大的發(fā)現(xiàn)卻“最小”？

原綠球藻的發(fā)現(xiàn)，那可不是一件簡(jiǎn)單的事情。從發(fā)現(xiàn)原綠球藻到原綠球藻定名就花了4年時(shí)間。1979年，約翰遜和西伯斯首先用電子顯微鏡觀察到了原綠球藻。盡管他們意識(shí)到這種單細(xì)胞生物沒有藻紅蛋白，而藻紅蛋白是聚球藻的特征色素，但由于當(dāng)時(shí)受限于研究手段和經(jīng)驗(yàn)，他們?nèi)园阉鼩w類于聚球藻“II型”。1983年杰斯凱斯和克瑞在大西洋發(fā)現(xiàn)了一種未知的葉綠素a的衍生物，隨后證實(shí)這種色素就是原綠球藻的特征色素——二乙烯基葉綠素。在1985年，奧森和阿姆布拉斯特利用船載流式細(xì)胞儀發(fā)現(xiàn)了一種發(fā)弱紅色熒光的微型生物，它的數(shù)量超過所有微型生物的數(shù)量。此后，原綠球藻才引起了足夠的重視。最終薩利·瓦·切薩姆等人在純化培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，于1992年將其命名為海洋原綠球藻，整個(gè)過程歷時(shí)13年。盡管分布的地域不同，但地球上所有的原綠球藻都是屬于同一種，不同海域中的原綠球藻都可以產(chǎn)生特有的羊毛硫氨酸類多肽。

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誰是地球上最大的生產(chǎn)者？

圖文簡(jiǎn)介

原綠球藻是一種海洋超微型放氧光合自養(yǎng)原核生物。