藍(lán)藻門

撰文｜供圖｜蔡丹燕

在波濤洶涌的海洋里面，藍(lán)藻的祖先出現(xiàn)在距今約33億年前，是已知地球上最早、最原始的光合自養(yǎng)和放氧的原核生物，又叫藍(lán)細(xì)菌或藍(lán)綠藻。藍(lán)藻的細(xì)胞壁外有膠質(zhì)鞘包被，對外界環(huán)境的適應(yīng)能力很強，因此分布范圍極為廣泛。從赤道到兩極，從高山到海洋都有藍(lán)藻生長。藍(lán)藻有水生、陸生和氣生之分，大多數(shù)藍(lán)藻廣泛分布在陸地和淡水中，海產(chǎn)藻類是海洋植物中的重要組成部分。

水華現(xiàn)象

藍(lán)藻為何叫“藍(lán)藻”？

藍(lán)藻是原核生物，藍(lán)藻細(xì)胞在電子顯微鏡下可以看到原生質(zhì)體中有許多類囊體。類囊體就是由一個個單層膜圍成的“薄餅”堆疊而成的，光合色素存在于類囊體的表面。光合色素有三種，分別是葉綠素a、類胡蘿卜素與藻膽素。藻膽素是吸收橙光的藻藍(lán)素、吸收綠光的藻紅素和別藻藍(lán)素構(gòu)成。藻膽素與蛋白質(zhì)結(jié)合形成藻膽體，其光能的傳遞過程是：光能—藻紅素—藻藍(lán)素—別藻藍(lán)素—葉綠素a。藍(lán)藻細(xì)胞中都含有葉綠素a和藻藍(lán)素，所以大部分藍(lán)藻呈藍(lán)綠色，故藍(lán)藻也稱藍(lán)綠藻。

藍(lán)藻到底長啥樣？

藍(lán)藻在自然界的形態(tài)可謂是多種多樣。主要有三種形式，單細(xì)胞形，例如集胞藻屬、棒膠藻屬、管胞藻屬等；非絲狀體群體；絲狀體，顫藻、鞘絲藻屬、魚腥藻屬。

藍(lán)藻的經(jīng)濟價值

食用。作為一個吃貨，我對藍(lán)藻中的發(fā)狀念珠藻，也就是發(fā)菜、地木耳、螺旋藻等可謂是如數(shù)家珍啊。海產(chǎn)可食用的藍(lán)藻還有海雹菜、苔垢菜等。當(dāng)然，這些食用藍(lán)藻中，只有對增強人體免疫力的螺旋藻實現(xiàn)了大規(guī)模的人工栽培養(yǎng)殖。

藍(lán)藻的固氮作用

藍(lán)藻有“天然氮肥廠”之稱，自然界中的可以固定大氣氮的藍(lán)藻有150多種，中國已經(jīng)報道的固氮藍(lán)藻有30余種。藍(lán)藻固氮過程大體為大氣中的氮氣在固氮酶的催化作用下形成增加土壤或水體中的氮素，因此在農(nóng)業(yè)上有重要意義。

藍(lán)藻結(jié)構(gòu)圖

另外，有些藍(lán)藻（如鞘絲藻）可在荒漠地區(qū)的沙土表面形成結(jié)皮，能夠起到一定的防風(fēng)固沙和改良土壤的作用。

產(chǎn)生清潔能源——氫氣

科學(xué)家們早就發(fā)現(xiàn)了一些藍(lán)藻可以通過光合作用系統(tǒng)及其特有的產(chǎn)氫酶系把水分解為氫氣和氧氣。它們可以將太陽能直接轉(zhuǎn)化為氫能，而且底物是水，來源豐富。因此，在當(dāng)今人們探討人類面臨能源危機的情況下，藍(lán)藻和其他藻類制氫的研究備受國際上密切關(guān)注。被研究的產(chǎn)氫藍(lán)藻已經(jīng)有很多種類，如柱狀魚腥藻、聚球藻、顫藻等。當(dāng)然，該研究現(xiàn)在還處于研究階段，希望小讀者們以后能夠為這方面研究出一份力量。

形成水華，加劇水環(huán)境污染

藍(lán)藻喜歡生活在營養(yǎng)豐富的水體中，特別在溫度較高的夏季，許多藍(lán)藻往往會過量繁殖，在水面上形成一層或薄或厚的藍(lán)綠色藻體浮沫，這種現(xiàn)象叫“水華”。

能夠形成水華的藻類可不僅僅是藍(lán)藻，一些真核藻類例如綠藻門、裸藻門等也可形成水華。水華一方面證明水體的富營養(yǎng)化，另一方面造成水體溶解氧的缺失導(dǎo)致魚蝦等水生動物因窒息而死。一些水華藍(lán)藻還會產(chǎn)生毒素，如嚴(yán)重?fù)p害動物及人類肝的微囊藻毒素等，可引起水生動物和人、畜中毒甚至死亡。水華的發(fā)生，嚴(yán)重地破壞了水體生態(tài)系統(tǒng)，造成水體中生物的多樣性減少。

科學(xué)上的研究價值

藍(lán)藻廣泛分布于自然水體，一些易于進行開放式或封閉式大量培養(yǎng)，藍(lán)藻的結(jié)構(gòu)和遺傳特性，加上基因組操作比較方便，因此，已開展許多藍(lán)藻基因工程的研究。

顯微鏡下的螺旋藻

顯微鏡下的發(fā)菜

顯微鏡下的鞘絲藻

現(xiàn)在，一些藍(lán)藻經(jīng)過基因工程的改造可能應(yīng)用于多個領(lǐng)域，目前已經(jīng)取得了幾方面的成就。第一，殺滅蚊蚴，控制蚊蟲孽生；第二，藍(lán)藻經(jīng)過基因工程也可除去水體中的污染物；第三，還有一些學(xué)者利用藍(lán)藻中的魚腥藻研制抗癌等藥物蛋白。

海藻世界里千奇百怪，海藻的研發(fā)前景巨大，希望未來科學(xué)家們能夠利用藍(lán)藻研發(fā)出更多為人類有用的東西。