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1:非細(xì)胞生命形態(tài)
病毒不具備細(xì)胞形態(tài),一般由一個核酸長鏈和蛋白質(zhì)外殼構(gòu)成(核酸長鏈包括RNA與DNA,病毒復(fù)制時有DNA的直接進行轉(zhuǎn)錄,而含有RNA的病毒需要進行逆轉(zhuǎn)錄成DNA后在進行復(fù)制)。根據(jù)組成核酸的核苷酸數(shù)目計算,每一病毒顆粒的基因zui多不過 300個。寄生于細(xì)菌的病毒稱為噬菌體。病毒沒有自己的代謝機構(gòu),沒有酶系統(tǒng),也不能產(chǎn)生腺苷三磷酸(ATP)。因此病毒離開了寄主細(xì)胞,就成了沒有任何生命活動,也不能獨立地自我繁殖的化學(xué)物質(zhì)。只有在進入寄主細(xì)胞之后,它才可以利用活細(xì)胞中的物質(zhì)和能,以及復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯的全套裝備,按照它自己的核酸所包含的遺傳信息產(chǎn)生和它一樣的新一代病毒。病毒基因同其他生物的基因一樣,也可以發(fā)生突變和重組,因而也是能夠演化的。
由于病毒沒有獨立的代謝機構(gòu),也不能獨立地繁殖,因而被認(rèn)為是一種不完整的生命形態(tài)。關(guān)于病毒的起源,有人認(rèn)為病毒是由于寄生生活而高度退化的生物;有人認(rèn)為病毒是從真核細(xì)胞脫離下來的一部分核酸和蛋白質(zhì)顆粒;更多的人認(rèn)為病毒是細(xì)胞形態(tài)發(fā)生以前的更低級的生命形態(tài)。近年發(fā)現(xiàn)了比病毒還要簡單的類病毒,它是小的RNA 分子,沒有蛋白質(zhì)外殼。另外還發(fā)現(xiàn)一類只有蛋白質(zhì)卻沒有核酸的朊粒,它可以在哺乳動物身上造成慢性疾病。這些不完整的生命形態(tài)的存在縮小了無生命與生命之間的距離,說明無生命與生命之間沒有不可逾越的鴻溝。因此,在原核生物之下,另辟一界,即病毒界是比較合理的。
2:原核生物
原核細(xì)胞和真核細(xì)胞是細(xì)胞的兩大基本類型,它們反映細(xì)胞進化的兩個階段。把具有細(xì)胞形態(tài)的生物劃分為原核生物和真核生物,是現(xiàn)代生物學(xué)的一大進展。原核細(xì)胞的主要特征是沒有線粒體、質(zhì)體等膜細(xì)胞器,染色體只是一個環(huán)狀的DNA分子,不含組蛋白及其他蛋白質(zhì),沒有核膜。原核生物包括細(xì)菌和藍(lán)菌,它們都是單生的或群體的單細(xì)胞生物。
細(xì)菌是只有通過顯微鏡才能看到的原核生物。大多數(shù)細(xì)菌都有細(xì)胞壁,其主要成分是肽聚糖而不是纖維素。細(xì)菌的主要營養(yǎng)方式是吸收異養(yǎng),它分泌水解酶到體外,將大分子的有機物分解為小分子,然后將小分子營養(yǎng)物吸收到體內(nèi)。細(xì)菌在地球上幾乎無處不在,它們繁殖得很快,數(shù)量極大,在生態(tài)系統(tǒng)中是重要的分解者,在自然界的氮素循環(huán)和其他元素循環(huán)中起著重要作用(見土壤礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化)。有些細(xì)菌能使無機物氧化,從中取得能來制造食物;有些細(xì)菌含有細(xì)菌葉綠素,能進行光合作用。但是細(xì)菌光合作用的電子供體不是水而是其他化合物如硫化氫等。所以細(xì)菌的光合作用是不產(chǎn)氧的光合作用。細(xì)菌的繁殖為無性繁殖,在某些種類中存在兩個細(xì)胞間交換遺傳物質(zhì)的一種原始的有性過程──細(xì)菌接合。
支原體、立克次氏體和衣原體均屬細(xì)菌。支原體無細(xì)胞壁,細(xì)胞非常微小,甚至比某些大的病毒粒還小,能通過細(xì)菌濾器,是能夠獨立地進行生長和代謝活動的zui小的生命形態(tài)。立克次氏體的酶系統(tǒng)不*,它只能氧化谷氨酸,而不能氧化葡萄糖或有機酸以產(chǎn)生ATP。衣原體沒有能量代謝系統(tǒng),不能制造ATP。大多數(shù)立克次氏體和衣原體不能獨立地進行代謝活動,被認(rèn)為是介于細(xì)菌和病毒之間的生物。
藍(lán)藻是行光合自養(yǎng)的原核生物,是單生的,或群體的,也有多細(xì)胞的。和細(xì)菌一樣,藍(lán)藻細(xì)胞壁的主要成分也是肽聚糖,細(xì)胞也沒有核膜和細(xì)胞器,如線粒體、高爾基器、葉綠體等。但藍(lán)藻細(xì)胞有由膜組成的光合片層,這是細(xì)菌所沒有的。、藍(lán)藻含有葉綠素a,這是高等植物也含有的而為細(xì)菌所沒有的一種葉綠素。藍(lán)藻還含有類胡蘿卜素和藍(lán)色色素──藻藍(lán)蛋白,某些種還有紅色色素──藻紅蛋白,這些光合色素分布于質(zhì)膜和光合片層上。藍(lán)藻的光合作用和綠色植物的光合作用一樣,用于還原CO2產(chǎn)生的H+,因而伴隨著有機物的合成還產(chǎn)生分子氧,這和光合細(xì)菌的光合作用截然不同。
zui早的生命是在無游離氧的還原性大氣環(huán)境中發(fā)生的(見生命起源),所以它們應(yīng)該是厭氧的,又是異養(yǎng)的。從厭氧到好氧,從異養(yǎng)到自養(yǎng),是進化*的兩個重大突破。藍(lán)菌光合作用使地球大氣從缺氧變?yōu)橛醒酰@樣就改變了整個生態(tài)環(huán)境,為好氧生物的發(fā)生創(chuàng)造了條件,為生物進化展開了新的前景。在現(xiàn)代地球生態(tài)系統(tǒng)中,藍(lán)菌仍然是生產(chǎn)者之一。
近年發(fā)現(xiàn)的原綠藻,含葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素。從它們的光合色素的組成以及它們的細(xì)胞結(jié)構(gòu)來看,很像綠藻和高等植物的葉綠體,因此受到生物學(xué)家的重視。
3:真核生物
和原核細(xì)胞相比,真核細(xì)胞是結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的細(xì)胞。它有線粒體等各種膜細(xì)胞器,有圍以雙層膜的細(xì)胞核,把位于核內(nèi)的遺傳物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開。DNA為長鏈分子,與組蛋白以及其他蛋白結(jié)合而成染色體。真核細(xì)胞的分裂為有絲分裂和減數(shù)分裂,分裂的結(jié)果使復(fù)制的染色體均等地分配到子細(xì)胞中去。
原生生物是zui原始的真核生物。原生生物的原始性不但表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)水平上,即停留在單細(xì)胞或其群體的水平,不分化成組織;也表現(xiàn)在營養(yǎng)方式的多樣性上。原生生物有自養(yǎng)的、異養(yǎng)的和混合營養(yǎng)的。例如,眼蟲能進行光合作用,也能吸收溶解于水中的有機物。金黃滴蟲除自養(yǎng)和腐食性營養(yǎng)外,還能和動物一樣吞食有機食物顆粒。所以這些生物還沒有明確地分化為動物、植物或真菌。根據(jù)這些特性,R.H.惠特克吸收上世紀(jì)E.海克爾的意見,將原生生物列為他的5界系統(tǒng)中的 1界,即原生生物界。但是有些科學(xué)家主張撤銷這 1界,他們的理由是原生生物界所包含的生物種類過于龐雜,大部分原生生物顯然可以歸入動物、植物或者真菌,那些處于中間狀態(tài)的原生生物也不難使用分類學(xué)的分析方法適當(dāng)?shù)卮_定歸屬。
植物是以光合自養(yǎng)為主要營養(yǎng)方式的真核生物。典型的植物細(xì)胞都含有液泡和以纖維素為主要成分的細(xì)胞壁。細(xì)胞質(zhì)中有進行光合作用的細(xì)胞器即含有光合色素的質(zhì)體 ──葉綠體。綠藻和高等植物的葉綠體中除葉綠素a外,還有葉綠素b。多種水生藻類,因輔助光合色素的組成不同,而呈現(xiàn)出不同的顏色。植物的光合作用都是以水為電子供體的,因而都是放氧的。光合自養(yǎng)是植物界的主要營養(yǎng)方式,只有某些低等的單細(xì)胞藻類,進行混合營養(yǎng)。少數(shù)高等植物是寄生的,行次生的吸收異養(yǎng),還有很少數(shù)高等植物能夠捕捉小昆蟲,進行吸收異養(yǎng)。植物界從單細(xì)胞綠藻到被子植物是沿著適應(yīng)光合作用的方向發(fā)展的。在高等植物中植物體發(fā)生了光合器官(葉)、支持器官(莖)以及用于固定和吸收的器官(根)的分化。葉柄和眾多分枝的莖支持片狀的葉向四面展開,以獲得zui大的光照和吸收 CO2的面積。細(xì)胞也逐步分化形成專門用于光合作用、輸導(dǎo)和覆蓋等各種組織。大多數(shù)植物的生殖是有性生殖,形成配子體和孢子體世代交替的生活史。在高等植物中,孢子體不斷發(fā)展分化,而配子體則趨于簡化。植物是生態(tài)系統(tǒng)中zui主要的生產(chǎn)者,也是地球上氧氣的主要來源。
真菌是以吸收為主要營養(yǎng)方式的真核生物。真菌的細(xì)胞有細(xì)胞壁,至少在生活史的某一階段是如此。細(xì)胞壁多含幾丁質(zhì),也有含纖維素的。幾丁質(zhì)是一種含氨基葡萄糖的多糖,是昆蟲等動物骨骼的主要成分,植物細(xì)胞壁從無幾丁質(zhì)。真菌細(xì)胞沒有質(zhì)體和光合色素。少數(shù)真菌是單細(xì)胞的,如酵母菌。多細(xì)胞真菌的基本構(gòu)造是分枝或不分枝的菌絲。一整團菌絲叫菌絲體。有的菌絲以橫隔分成多個細(xì)胞,每個細(xì)胞有一個或多個核,有的菌絲無橫隔而成為多核體。菌絲有吸收水分和養(yǎng)料的機能。菌絲體常疏松如蛛網(wǎng),以擴大吸收面積。真菌的繁殖能力很強,繁殖方式多樣,主要是以無性或有性生殖產(chǎn)生的各種孢子作為繁殖單位。真菌分布非常廣泛。在生態(tài)系統(tǒng)中,真菌是重要的分解者,分解作用的范圍也許比細(xì)菌還要大一些。
粘菌
是一種特殊的真菌。它的生活史中有一段是真菌性的,而另一段則是動物性的,其結(jié)構(gòu)、行為和取食方法與變形蟲相似。粘菌被認(rèn)為是介于真菌和動物之間的生物。
動物是以吞食為營養(yǎng)方式的真核生物。吞食異養(yǎng)包括捕獲、吞食、消化和吸收等一系列復(fù)雜的過程。動物體的結(jié)構(gòu)是沿著適應(yīng)吞食異養(yǎng)的方向發(fā)展的。單細(xì)胞動物吞入食物后形成食物泡。食物在食物泡中被消化,然后透過膜而進入細(xì)胞質(zhì)中,細(xì)胞質(zhì)中溶酶體與之融合,是為細(xì)胞內(nèi)消化。多細(xì)胞動物在進化過程中,細(xì)胞內(nèi)消化逐漸為細(xì)胞外消化所取代,食物被捕獲后在消化道內(nèi)由消化腺分泌酶而被消化,消化后的小分子營養(yǎng)物經(jīng)消化道吸收,并通過循環(huán)系統(tǒng)而被輸送給身體各部的細(xì)胞。與此相適應(yīng),多細(xì)胞動物逐步形成了復(fù)雜的排泄系統(tǒng)、進行氣體交換的外呼吸系統(tǒng)以及復(fù)雜的感覺器官、神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和運動系統(tǒng)等。神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)等組成了復(fù)雜的自我調(diào)節(jié)和自我控制的機構(gòu),調(diào)節(jié)和控制著全部生理過程。在全部生物中,只有動物的身體構(gòu)造發(fā)展到如此復(fù)雜的水平。在生態(tài)系統(tǒng)中,動物是有機食物的消費者。在生命發(fā)展的早期,即在地球上只有藍(lán)菌和細(xì)菌時,生態(tài)系統(tǒng)是由生產(chǎn)者和分解者組成的兩環(huán)系統(tǒng)。隨著真核生物特別是動物的產(chǎn)生和發(fā)展,兩環(huán)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展成由生產(chǎn)者、分解者和消費者所組成的三環(huán)系統(tǒng)。出現(xiàn)了今日豐富多彩的生物世界。
從類病毒、病毒到植物、動物,生物擁有眾多特征鮮明的類型。各種類型之間又有一系列中間環(huán)節(jié),形成連續(xù)的譜系。同時由營養(yǎng)方式?jīng)Q定的三大進化方向,在生態(tài)系統(tǒng)中呈現(xiàn)出相互作用的空間關(guān)系。因而,進化既是時間過程,又是空間發(fā)展過程。生物從時間的歷史淵源和空間的生活關(guān)系來講,都是一個整體。
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