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太古宙的生物进化

太古宙就是距今约3800百万年到2500百万年,大约十三亿年时间。这一段时间,又可以分为始太古代、古太古代、中太古代和新太古代,这四个时期。在太古宙时期,已经出现了数量比较多的原核生物。 原核生物具有以下的特点:

①核质与细胞质之间无核膜因而无成形的细胞核

②遗传物质是一条不与组蛋白结合的环状双螺旋脱氧核糖核酸(DNA)丝,不构成染色体(有的原核生物在其主基因组外还有更小的能进出细胞的质粒DNA)

③以简单二分裂方式繁殖,无有丝分裂或减数分裂;

④没有性行为,有的种类有时有通过接合、转化或转导,将部分基因组从一个细胞传递到另一个细胞的准性行为(见细菌接合)

⑤没有由肌球、肌动蛋白构成的微纤维系统,故细胞质不能流动,也没有形成伪足、吞噬作用等现象

⑥鞭毛并非由微管构成,更无“9+2”的结构,仅由几条螺旋或平行的蛋白质丝构成

⑦细胞质内仅有核糖体歼兄绝而没有线粒体、高尔基器、内质网、溶酶体、液泡和质体(植物)、中心粒(低等植物和动物)等细胞器

⑧细胞内的单位膜系统除蓝细菌另有类囊体外一般都由细胞膜内褶而成,其中有氧化磷酸化的电子传递链(蓝细菌在类囊体内进行光合作用,其他光合细菌在细胞膜内褶的膜系统上进行光合作用;化能营养细菌则在细胞膜系统上进行能量代谢)

⑨在蛋白质合成过程中起重要作用的核糖体散在于细胞质内尘段,核糖体的沉降系数为70S;

⑩大部分原核生物有成分和结构独特的细胞壁等等。总之原核生物的细胞结构要比真核生物的细胞结构简单得多。 70年代分子生物学的资料表明:产甲烷细菌、极端嗜盐细菌、极端耐酸耐热的硫化叶菌和嗜热菌质体等的16S rRNA核苷酸序列,既不同于一般细菌,也不同于真核生物。此外,这些生物的细胞膜结构、细胞壁结构、辅酶、代谢途径、tRNA和rRNA的翻译机制均与一般细菌不同。因而有人主张将上述的生物划归原核生物和真核生物之外的“第三生物界”或古细菌界。

与真核生物的种类相比,已发现的原核生物种类虽不甚多,但其生态分布却极其广泛,生理性能也极其庞杂。有的种类能在饱和的盐溶液中生活;有的却能在蒸馏水中生存;有的能在0℃下繁殖;有的却以70℃为最适温度;有的是完全的无机化能营养菌,以二氧化碳为唯一碳源;有的却只能在活细胞内生存。在行光合作用的原核生物中,有的放氧,有的不放氧;有的能在pH为10以上的环境中生存,有的只能在pH为1左右的环境中生活;有的只能在充足供应氧气的环境中生存,而另外一些细菌却对氧的毒害作用极其敏感。有的可利用无机态氮,有的却需要有机氮才能生长;还有的能利用分子态氮作为唯一的氮源等。 原核生物,乃拥有细菌的基本构造并含有细胞质、细胞壁、细胞膜、以及鞭毛的细胞。

原核生物的呼吸方式:原核生物细胞能进行有氧呼吸。有的原核生物,如硝化细菌、根瘤菌,虽然没有线粒体,但却含有全套的与有氧呼吸有关的酶,这些酶分布在细胞质基质和细胞膜上,因此,这些细胞是可以进行有氧呼吸的。有的原核生物如乳酸菌、产甲烷杆菌等,没有与有氧呼吸有关的酶,因此,只能进行无氧呼吸。总之,大多数原核生物能进行有氧呼吸。 原核生物基因分为编码区与非编码区。编码区与非氏姿编码区的定义及位置:所谓的编码区就是能转录为相应的信使RNA,进而指导蛋白质的合成,也就是说能够编码蛋白质。非编码区则相反,但是非编码区对遗传信息的表达是必不可少的,因为在非编码区上有调控遗传信息表达的核苷酸序列。

非编码区位于编码区的上游及下游。在调控遗传信息表达的核苷酸序列中最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。RNA聚合酶是催化DNA转录为RNA。,能识别调控序列中的结合位点,并与其结合。

原核生物的细胞骨架:长期以来,人们认为细胞骨架仅为真核生物所特有的结构,也有研究发现它也存在于细菌等原核生物中。人们已经在细菌中发现的FtsZ、MreB 和CreS 依次与真核细胞骨架蛋白中的微管蛋白、肌动蛋白丝及中间丝类似。FtsZ 能在细胞分裂位点装配形成Z 环结构,并通过该结构参与细胞分裂的调控;MreB能形成螺旋丝状结构,其主要功能有维持细胞形态、调控染色体分离等;CreS存在于新月柄杆菌中,它在细胞凹面的细胞膜下面形成弯曲丝状或螺旋丝状结构,该结构对维持新月柄杆菌细胞的形态具有重要作用。

在距今约3800百万年到3600百万年,这一段时间,就是太古宙——始太古代。 开始于约3600百万年前,结束于3200百万年前,就是太古宙——古太古代时期了。在这一段时间中,就出现了最早的大型生物——蓝绿藻。

现代的人们对于蓝绿藻的定义:蓝绿藻(又称蓝藻),由于蓝色的有色体数量最多,所以宏观上现蓝绿色,是地球上出现的最早的原核生物,也是最基本的生物体,为自养形的生物,它的适应能力非常强,可忍受高温,冰冻,缺氧,干涸及高盐度,强辐射,所以从热带到极地,由海洋到山顶,85℃温泉,零下62℃雪泉,27%高盐度湖沼,干燥的岩石等环境下,它均能生存。

科属分类:蓝藻属蓝藻门,分为两纲:色球藻纲和藻殖段纲。色球藻纲藻体为单细胞体或群体;藻殖段纲藻体为丝状体,有藻殖段。

已知蓝藻约2000种,中国已有记录的约900种。分布十分广泛,遍及世界各地,但大多数(约75%)淡水产,少数海产;有些蓝藻可生活在60~85℃的温泉中;有些种类和菌、苔藓、蕨类和裸子植物共生;有些还可穿入钙质岩石或介壳中(如穿钙藻类)或土壤深层中(如土壤蓝藻)。

蓝藻是单细胞生物,没有细胞核,但细胞中央含有核物质,通常呈颗粒状或网状,染色体和色素均匀的分布在细胞质中。该核物质没有核膜和核仁,但具有核的功能,故称其为原核。和细菌一样,蓝藻属于“原核生物”。它和具原核的细菌等一起,单立为原核生物界。 在距今约3200百万年到2800百万年,就是太古宙——中太古代了。

在距今2800百万年,到2500百万年,就是太古宙——新太古代。在新太古代中出现了,地球上的“第一次冰河期”。

这次的冰河期,没有为国际上公认,就是因为距今太过遥远,不好判断,关于这段时间的辨认也相差了几亿年。

一部分人认为,隐生宙分太古代(距今4500百万到2400百万年)和元古代(距今约2400百万年到570百万年),冰河期是在元古代(距今约2400百万年到570百万年)中的一段时间内发生的。这一段时间,就是隐生宙——元古代——震旦纪,时间也是在距今大约25亿年。

冰河世纪对生命的影响非常大。

冰河期的成因,有各种不同说法,但许多研究者认为可能与太阳系在银河系的运行周期有关。有的认为太阳运行到近银心点区段时的光度最小,使行星变冷而形成地球上的大冰期;有的认为银河系中物质分布不均,太阳通过星际物质密度较大的地段时,降低了太阳的辐射能量而形成地球上的大冰期。 新太古代,时间:从距今约2800百万年——2500百万年前。在对生物产生大的变化方面,就是出现了第一次对生物有大的方面影响的“冰期”。新太古代是太古宙的最后一个代(第四个时期),前一个是中太古代,后一个是元古宙的的第一个代“古元古代”。

太古宙的生物进化