从太空视角看不到人,却能看到它
2019-08-19 13:00

从太空视角看不到人,却能看到它

本文来自公众号:把科学带回家(ID:steamforkids),原标题:《这种海中宝石的孩子越生越小,但却可以从太空中看到》,头图来自原文


从太空里是看不到单个的人,也看不到一群人的对吧。但是呢,从太空却可以看到地球上的一类微生物。


这种微生物,就是硅藻(diatom)



硅藻是一种能够进行光合作用的单细胞原生生物,物种数量超过10万,最早的硅藻出现在2亿年前的侏罗纪。


单个硅藻只能用显微镜观察。但由于它们的数量惊人,而且遍布全球,因此NASA 就曾经拍到它们在海洋中的群像——



2018年6月18日,卫星8号拍摄到的北冰洋楚科奇海的硅藻。每年北极冰面融化时,硅藻是最先爆发的藻类。@NASA


硅藻的外壳是硅藻细胞壁(frustules),这是它们区别于其他生物的独特之处。


硅藻的颜值惊人,常被硅藻猎人称为“海中珍宝”,或者“活着的澳宝宝石”,正是因为硅藻细胞壁主要是由蛋白石,或者说澳宝宝石(SiO₂·nH₂O),以及一些果胶构成的。澳宝的主要成分是二氧化硅,这也是硅藻名字的来源。



硅藻细胞壁的功能类似于细胞膜,也就是说,硅藻的细胞质是包裹在类似玻璃的物质里的。不少硅藻的玻璃细胞壁由2个板片组成,它们就像贝壳一样盖在一起。


实际上,硅基细胞壁保护壳比有机细胞膜的制造和维护成本要低。但是因为硅藻细胞壁是一种类似玻璃的物质,因此很难分解再融合,就像玻璃很难在打破后修复一样。



那么,硅藻在有丝分裂,一分为二的时候,是怎么把两片宝石传递给后代的呢?


实际上硅藻如果要靠无性生殖的方式繁衍后代,只能把原本的2片硅基细胞壁拆开来,一个子代拿走一面硅壳,剩下的自己去长。不过,新长出来的那片硅基细胞壁没有原本的大,因此子代的硅藻总是比上一代小。



每次分裂后,子代硅藻的新硅板长在母体提供的那瓣硅板(皮鞘)内,因此子代的个头总是比亲代小。@IISC


看到这里你肯定觉得奇怪,那么一开始大个头的硅藻是怎么来的呢?


其实,硅藻还可以进行有性生殖。


等无性生殖到一定程度,子代变得太小的时候(原本直径的30%左右),硅藻就不会进行简单的分裂,而会产生配子,配子两两结合,成为一种叫做复大孢子(auxospore)的新生命。复大孢子包裹在薄膜内,可以长大,因此复大孢子是硅藻生命轮回中体型的巅峰。



受精后,复大孢子离开硅基细胞壁。@Adrian Cefarelli


因为可观的数量,这种小小的藻类是全球光合作用的主要来源,地球上50%的氧气是由这种小玻璃球制造的。


而当硅藻死亡的时候,它们的硅藻细胞壁就会沉到水底,变成硅酸盐,或叫硅藻土的物质。硅藻土并不会形成化石,也不会被其他矿物质渗透发生变化,因此是一种可靠的年代指示物,科学家们通过硅藻土可以研究过去的地质年代。



硅藻土也有很强的民用功能。1867年,诺贝尔发现,和硅藻土混合后,硝酸甘油会更加稳定,这让炸弹的运输变得更加安全。另外,啤酒红酒的过滤、颜料、猫砂都要用上它。



而且,因为硅藻土本质上是一种细小的玻璃碎片,所以它也是一种普适的杀虫剂。硅藻土能够扎穿昆虫的外骨骼,使其脱水而死。


最后来欣赏一下用这种海中澳宝制作的微观艺术拼图吧。



























本文来自公众号:把科学带回家(ID:steamforkids)


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