高冰

【摘 要】葉綠體是可進(jìn)行光合作用真核生物一種重要細(xì)胞器，我們在大量的觀測數(shù)據(jù)中已經(jīng)得知，葉綠體是一種半自主性細(xì)胞器，它的遺傳信息傳遞方式，它的特異性行為，都無不在我們傳遞這樣一個信息：葉綠體并不簡單，或許，是數(shù)億年前的一場貪婪吞噬造就了而今的綠色海洋。

【關(guān)鍵詞】葉綠體;DNA;藍(lán)藻;共生

【中圖分類號】F719 ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）18-0262-02

一、引言

在絕大多數(shù)資料中都清晰的記述著這樣一句話：葉綠體是半自主性細(xì)胞器。葉綠體的半自主性究竟表現(xiàn)在哪些方面？為何葉綠體會具有這樣的特赦，而非高爾基體、中心體、核糖體？葉綠體的這些特質(zhì)是否與其起源有一定的聯(lián)系？

懷著這樣的疑惑我們對葉綠體展開了如下研究。

二、葉綠體半自主性的檢驗(yàn)

1.提取紅藻葉綠體。

（1）高壓法破碎紅藻細(xì)胞取500ml培養(yǎng)至對數(shù)生長期的紅藻細(xì)胞，離心（1000g，4℃，10min）。細(xì)胞沉淀用新鮮培養(yǎng)液洗滌2次，離心（條件同上）。細(xì)胞沉淀中加入冰上預(yù)冷的15ml破碎緩沖液，小心捶打混勻后轉(zhuǎn)移至50ml離心管中。用高壓破碎器將紅藻細(xì)胞進(jìn)行破碎，破碎條件為：壓力（250Pa），時間（3.5min）。破碎后顯微鏡下觀察細(xì)胞形態(tài)以判斷破碎的程度。收集破碎后的細(xì)胞，短暫離心（1500g，4℃，30s），棄掉上清。沉淀中加入7ml破碎緩沖液充分混勻，作為葉綠體粗提液。

（2）蔗糖密度梯度離心將粗提液加在蔗糖密度梯度（30%、45%和60%）上，水平轉(zhuǎn)子離心（30000g，4℃，50min），小心吸取收集45%和60%之間的綠色條帶，用3倍體積的破碎緩沖液洗滌收集物，離心（3000g，4℃，10min），沉淀即為紅藻細(xì)胞的葉綠體部分。液氮中保存?zhèn)溆谩?/p>

2.葉綠體完整性的檢測。

用KI-I2溶液染色后在顯微鏡下觀察葉綠體的形態(tài)和顏色變化以判斷葉綠體的完整性。

3.葉綠體DNA行為檢測。

（1）在放射性標(biāo)記的脫氧核苷酸培養(yǎng)液中培養(yǎng)得到的葉綠體24h。

（2）取制備好的樣品，加人600μl預(yù)熱的（65C）CTAB緩沖液，混勻后65C孵育1h，期間上下顛倒混勻數(shù)大;隨后加人600μl酚-氧仿異戊醇抽提液，14000xg離心10min，將上清轉(zhuǎn)移至新的離心管中，加人1μg/ml Rnase，37C孵育10min;加人酚氧仿-異戊醇再次抽提，14000xg4 C 離心10 min;將上清小心移人新的離心管中，加人0.8倍異戊醇或2倍體積的無水乙醇，室溫放置8-12 min.14 000x8離心20 min收集沉淀;分別用70% .80%的乙醇洗滌沉淀2次，自然干燥后溶于50μl TE.-20C保存?zhèn)溆谩?/p>

（3）檢測所得葉綠體中DNA的放射性濃度。

三、葉綠體同源查證

1.采用PCR鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增葉綠體DNA循環(huán)30次。

2.截取16rDNA PCR擴(kuò)增產(chǎn)物測序結(jié)果分別除去兩端大約20bp不精確序列后，與NCBI genebank數(shù)據(jù)庫檢索進(jìn)行比對分析，與數(shù)據(jù)庫中藍(lán)藻的HO16SrDNA片段有較高的基因同源性。猜測藻類細(xì)胞中的葉綠體來源可能與藍(lán)藻有關(guān)。

四、葉綠體來源的一種可能

1.普遍存在的共生現(xiàn)象 經(jīng)過考證資料我們可以清楚地知道自然界中普遍存在著共生現(xiàn)象。

（1）?？托〕篝~就是很典型的共生現(xiàn)象。?？w表具有刺絲細(xì)胞，但不會傷害體表具備特殊粘液的小丑魚，海葵保護(hù)其不受其他魚類攻擊，小丑魚吃海葵消化完的殘?jiān)?，幫他清理身體。甚至小丑魚還可以當(dāng)作?？牟妒称渌~類的“誘餌”。

（2）反芻動物與腸道中的鞭毛蟲，反芻動物依靠胃中的鞭毛蟲來消化纖維素獲取所需的營養(yǎng)物質(zhì)，鞭毛蟲則靠反芻動物所供給的半消化狀的草料給養(yǎng)。

（3）龜與藻類的擬態(tài)共生，部分藻類會選擇與龜共生形成綠毛龜，在兩者共生關(guān)系中，藻類依附在龜?shù)谋臣准灼目p隙中，靠吸取龜?shù)谋臣追置谖餅樯?，龜則依靠藻類掩蓋身形躲避敵害。

2.葉綠體的外源獲得性實(shí)例。

（1）一種名為綠葉海天牛的海蛞蝓（Elysia chlorotica），是一種腹足綱海天?？频膭游?，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這種生物可以通過攝取藻類來奪取藻類中的葉綠體。

在攝取藻類之后，海蛞蝓并非如我們熟知的那樣將藻類完全消化，我們可以清晰的看到海蛞蝓留下了藻類中的葉綠體用于自身的光合作用，更進(jìn)一步的研究表示海蛞蝓甚至可以直接掠奪藻類體內(nèi)的葉綠體基因，將其整合到自身的染色體基因中，因而可以將產(chǎn)生葉綠體的能力直接傳遞給下一代。

這種得到葉綠體的方式提醒了我們?nèi)~綠體并非是綠色植物的特權(quán)，葉綠體完全可以通過吞噬行為攝取

這種共生關(guān)系提示了我們現(xiàn)生葉綠體與線粒體的一種可能。

五、葉綠體起源猜想——共生猜想

我們經(jīng)過實(shí)驗(yàn)結(jié)論與資料查閱，有理由認(rèn)為早期的葉綠體并非是細(xì)胞體內(nèi)一個簡單的細(xì)胞器，而是通過特殊手段從外界獲取來的，最終在千萬年的演化中與細(xì)胞主體完美契合。

我們做出了以下推測：

最初擁有葉綠體的細(xì)胞是一次失誤吞噬的結(jié)果，演化的推算告訴我們，那個時期的生物僅僅有三類，具備簡單呼吸作用的細(xì)菌、光能自給自足的藍(lán)藻，以及體型遠(yuǎn)大于前兩者的掠食性單細(xì)胞生物。

這種掠食性生物的食物正是藍(lán)藻，日復(fù)一日的吞噬都是將藍(lán)藻粉碎，完全消化，然而倘若出現(xiàn)了無法消化的藍(lán)藻又如何呢？無論是藍(lán)藻還是掠食者都不會知道，因?yàn)樗麄儾痪邆鋸?fù)雜思維的能力，就這樣掠食者包含著藍(lán)藻，旁若無事的繼續(xù)吞噬著，藍(lán)藻又在掠食者體內(nèi)無憂無慮的光合，直到兩者死亡。

這樣的事情必然發(fā)生了不止一次，才導(dǎo)致后續(xù)的變化——共生，兩者偶然產(chǎn)生了利益的結(jié)合，一方提供保護(hù)，一方供給能量，這無疑是有利于生存的一種形式，有利生存，永遠(yuǎn)是自然篩選中的頂級法則，對于掠食者和這類特殊藍(lán)藻來說也是如此，這種篩選促使了他們走到了一起，成為了一個具備競爭力的共生體系，但最終是那一步才最終造就了葉綠體的繁榮昌盛。

DNA嵌入，我們至今仍不明白是何種方式才使藍(lán)藻將自己的遺傳信息嵌入共生體的核DNA中，這意味著共生主體要承受來自藍(lán)藻基因的無序跳躍（轉(zhuǎn)座子）引發(fā)的自身基因混亂，但無疑，這種嵌入更加完善了兩種生物的合作，并且在隨后的時間里繼續(xù)完善，最終呈現(xiàn)在我們面前的，是含葉綠體的生物。

六、結(jié)論

該研究將葉綠體的起源指向共生，但實(shí)際上為了證實(shí)這個結(jié)論有待更多的科研人員做更多的研究來進(jìn)一步討論。