硅藻既不是动物也不是植物那么它们是什么

硅藻既不是动物也不是植物那么它们是什么

原始梦想书的鱼老板物种日历

从世界开始…(抱歉,我拿错剧本了)

在遥远的侏罗纪时期,即1.5亿年前,硅藻和恐龙在地球上共存。 它们接管周围的硅酸并构建坚硬、多孔的二氧化硅保护壳。 死后,那些不朽的尸体大块沉入大海。 经过数亿年,它们积累到土壤中,可供人类利用。

虽然硅藻土用途广泛,但看起来只不过是一块白色的土块,但如果将硅藻放在显微镜下,新世界的大门就会打开:

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显微镜下的硅藻标本。 图片:克劳斯·坎普

显微镜下的另一个世界

硅藻非常小,一般只有2微米到200微米,而圆盘藻属最大的种类直径还不到半毫米,肉眼显然是看不见的,所以在18世纪之前,人类从来没有关注过它们。在场。

第一个在显微镜下观察硅藻的人可能是荷兰人安东尼·范·列文虎克。 他自制的光学显微镜具有观察硅藻的能力,他观察到的样品中一定有硅。 藻类存在。 然而不幸的是,他出版的插图都不能被证实是来自硅藻。

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列文虎克简易显微镜的复制品。 图片:Wellcome Images/wiki commons

最早真正可识别的硅藻观测记录来自于1703年伦敦皇家学会收到的一份手稿。作者的名字不详,但在文章的插图中,我们可以清楚地看到一种淡水硅藻:Tabellaria sp。

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硅藻(左)和现实生活中的扁平藻(右)的最早插图。 左:无名氏 (1703)。 菲洛斯. 跨。 R.苏克。 伦敦。 23(288):1494; 右:EQAT 浮游植物

硅藻最早的科学记录是在一百多年之后。 1846 年,荷兰植物学家 RB van den Bosch 将硅藻纳入他的泽兰藻类目录中。 而真正让大家看到了硅藻之美的,是恩斯特·海克尔(Ernst Haeckel)1904年出版的《自然的艺术形式》——当然,与此同时,还有很多其他的硅藻让大家看到了奇特物种的美丽。

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图片:自然的艺术形式 (1904),恩斯特·海克尔

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图片:自然的艺术形式 (1904),恩斯特·海克尔

它是动物还是植物?

硅藻一经发现,人们就争论硅藻是动物还是植物。

它曾经被认为是像草履虫一样的单细胞动物,但后来因其光合作用能力而被分类到植物侧——它们甚至有细胞壁!

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显微镜下的海洋硅藻。 图片:NOAA/维基共享资源

然而,真核生物远未分为动物和植物。 尤其是显微镜发明后,如何对那些微小的单细胞生物进行分类,对生物学家来说是个难题。 你研究得越多,你就越意识到这些小事情比以前想象的更加多样化和复杂。

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圆盘和甲藻——显微镜下的恶魔。 图片:Picturepest

现在,科学界的共识是,硅藻既不是动物也不是植物,而是不同的鞭毛生物之一。 不同的鞭毛虫、囊泡虫和有孔虫组成一个类群,称为“SAR超群”。 这个类群与包括绿色植物在内的原始染色体生物不在同一分支,与动物和真菌所在的后鞭毛生物距离更远。

漂亮的“玻璃”盒子

硅藻的细胞壁与植物的细胞壁本质上不同。 虽然使用果胶作为粘合部分,但硅藻的细胞壁中没有纤维素,而是使用二氧化硅。 这层保护壳虽然坚硬,但表面多孔却依然“刀枪不入”。 一些研究人员尝试用硬针压碎硅藻来压碎它们的壳,但失败了。

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扫描电子显微镜下的硅藻壳。 图片:Mogana Das Murtey 和 Patchamuthu Ramasamy/wiki commons

这样坚硬的外壳可以保护它们免受伤害,但凡事都有优点和缺点。 硅质外壳不能像植物的纤维素细胞壁一样变形和生长,这意味着硅藻的大小和形状基本上是一出生就确定的。

你可能已经开始担心像这样的硅藻是如何生长、分裂和繁殖的,但他们有一个好主意。 硅藻英文名为diatom,源自希腊语,直译的意思是“分成两半”。 硅藻壳分为两块,一块较大,一块较小,两块可以扣起来,就像微生物实验中常用的培养皿一样。

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还原度相当高。 左:Sunlin Hu 和 Chao Liu / diatoms.org; 右:CSIRO/维基共享资源

当硅藻分裂增殖时,两个新的分生细胞各自支撑一个旧的细胞壁,然后在相对的内侧分泌一个新的细胞壁来保护自己,物尽其用,非常经济。

然而,这种策略的问题在于,它每分裂一次,一半的后代就会不可逆转地缩小一倍。 经过几代之后,一些不幸的硅藻就会有了一间小得无法居住的房子,这时它们就不再继续分裂,而是突然转为有性繁殖。 雌雄配子融合形成复杂的大孢子,重铸出标准大小的外壳,然后重新开始,进入下一轮缓慢缩小。 。

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硅藻开花。 图片:马特/维基共享资源

虽然硅藻是单细胞生物,但它们并不都是独居的。 当他们聚集在一起时,更像是纪律严明、战术缜密的作战部队。 不同的类型有自己的阵型:

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脆杆藻种群呈带状分布。 图片:Proyecto Agua

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Meridion 的扇形群。 图片:Detlef Kramer/维基共享资源

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星形硅藻群。 图片:nps.gov

维多利亚时代的硅藻艺术

如果说硅藻的特殊结构和排列是大自然在微观世界中的精美杰作,那么维多利亚时代的显微镜学家可以说更加巧妙。

维多利亚时代,随着一系列工业技术的蓬勃发展,人们对自然科学的热情越来越高,开始利用技术提出大胆奇特的想法。 当时,普通中产家庭拥有显微镜并不罕见,人们热衷于收集玻片标本。 在这里,硅藻凭借其力量赶上了第一台显微镜工艺载玻片的热潮。

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那个时代的显微镜。 图片:惠康图片/维基共享资源

大多数显微镜载玻片大约是在 1830 年至 1900 年之间制作的。工匠用头发将硅藻及其精致稳定的二氧化硅壳提起,并将它们排列和调整为所需的图案。 。

如果你只看硅藻幻灯片,你会发现“什么也没有”。 事实上,这些比针尖还要小的硅藻,内部已经布置了一个魔法阵,等待着对刚刚打开显微镜的收藏家使用“快速腰带”。 我要离开”口头禅(大错误)。

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各种精美的幻灯片。 图片:victoriamicroscopeslides.com

虽然显微镜和载玻片标本看起来相当实验室,但这些载玻片的制作和观看过程显然与科学本身无关。 它们只是一些爱好者以硅藻为原料进行的艺术创作。 不过,不得不说,这样的创作对于公众对自然科学的理解有很大的帮助。

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