Sự phát triển của Thực vật nổi Eukaryote Hiện đại

American Association for the Advancement of Science (AAAS) - Tập 305 Số 5682 - Trang 354-360 - 2004
Paul G. Falkowski1,2,3,4,5, Miriam Katz1,2,3,4,5, Andrew H. Knoll1,2,3,4,5, Antonietta Quigg1,2,3,4,5, John A. Raven1,2,3,4, Oscar Schofield1,2,3,4,5, F. J. R. Taylor1,2,3,4
1Department of Earth and Ocean Science, and Department of Botany, University of British Columbia, 6270 University Boulevard, Vancouver, BC, Canada V6T 1Z4.
2Department of Geological Sciences, Rutgers University, Piscataway, NJ 08854, USA.
3Department of Organismal and Evolutionary Biology, Harvard University, Cambridge, MA 02138, USA,
4Division of Environmental and Applied Biology, University of Dundee at SCRI, Scottish Crop Research Institute, Invergowrie, Dundee DD2 5DA, UK.
5Institute of Marine and Coastal Sciences, Rutgers University, 71 Dudley Road, New Brunswick, NJ, 08540, USA

Tóm tắt

Cấu trúc cộng đồng và chức năng sinh thái của các hệ sinh thái biển hiện đại phụ thuộc rất nhiều vào thực vật nổi eukaryote. Mặc dù số lượng thấp hơn vi khuẩn lam, những sinh vật này chịu trách nhiệm cho phần lớn dòng vật chất hữu cơ tới các bậc dinh dưỡng cao hơn và nội địa đại dương. Thực vật eukaryote đã tiến hóa hơn 1,5 tỷ năm trước ở các đại dương Kỷ Proterozoic. Tuy nhiên, phải đến Kỷ Mesozoic (từ 251 đến 65 triệu năm trước), ba nhánh thực vật nổi chính sẽ thống trị các biển hiện đại mới nổi lên nổi bật về mặt sinh thái. Khác với các tiền bối tiên phong của họ, tảo hai roi, tảo vôi và tảo cát đều chứa lạp thể có nguồn gốc từ tảo đỏ tổ tiên thông qua sự cộng sinh thứ cấp. Ở đây, chúng tôi nghiên cứu các quá trình địa chất, địa hóa và sinh học đã góp phần vào sự phát triển của ba nhóm thực vật nổi, không có quan hệ gần gũi này.

Từ khóa

#Eukaryote phytoplankton #Mesozoic era #marine ecosystems #secondary symbiosis #geological processes #geochemical processes #biological processes #dinoflagellates #coccolithophores #diatoms

Tài liệu tham khảo

P. G. Falkowski, J. A. Raven, in Aquatic Photosynthesis (Blackwell Scientific, Oxford, 1997), p. 375.

10.1126/science.281.5374.237

Structural and sequence analyses indicate that the reaction center of PSII is derived from purple nonsulfur bacteria whereas that from PSI is derived from green sulfur bacteria neither of which can split water to form oxygen ( 81 ).

10.1046/j.1365-3040.1999.00419.x

10.1126/science.289.5480.756

10.1038/nature02260

10.1086/303291

10.1046/j.1529-8817.2003.02185.x

Ribosomal sequence homology and structural analysis of the cytochrome b/c1 complex in the mitochondrion suggests that the mitochondrion may itself have been derived from an endosymbiont closely related to extant purple nonsulfur photosynthetic bacteria potentially conferring an ancestral anoxygenic photosynthetic pathway on the host-cell lineage ( 82 – 84 ).

N. J. Butterfield, Geol. Soc. Am. Abstr. Progr.34, 169 (2002).

T. N. German, in Organic World One Billion Years Ago (Nauka, Leningrad, 1990), p. 52.

10.1038/23005

J. Brocks, R. Summons, in Treatise on Geochemistry W. H. Schlesinger, Ed. (Elsevier, Amsterdam, 2003), vol. 8, pp. 63–115.

10.1016/S0012-821X(03)00609-5

H. N. Tappan, in The Paleobiology of Plant Protists (Freeman, San Francisco, 1980), p. 1028.

10.1666/0094-8373(2000)026<0386:BPNGNS>2.0.CO;2

10.1093/molbev/msh075

N. J. Butterfield, A. H. Knoll, K. Swett, Fossils Strata34, 1 (1994).

G. Vidal, A. Knoll, Geol. Soc. Am.161, 265 (1983).

K. Arouri, P. Greenwood, M. Walter, Org. Geochem.30, 1312 (1999).

10.1016/0034-6667(94)00148-D

10.1016/S0034-6667(00)00032-4

B. van de Schootbrugge et al. Paleobiology in press.

10.1357/002224091784995882

10.1007/BF00016274

Modern phycomas are rich in lipids and consequently buoyant; they can be found on beaches where they are washed in by waves.

10.1126/science.281.5380.1168

10.1357/002224091784995882

10.1017/S0094837300016316

10.1006/jsbi.1999.4132

10.1016/0377-8398(91)90025-2

P. R. Bown, J. A. Lees, J. R. Young, in Coccolithophores—from Molecular Processes to Global Impact, H. Thierstein, J. R. Young, Eds. (Springer, Berlin, 2004), pp. 481–508.

M.-P. Aubry, in Late Paleocene–Early Eocene Climatic and Biotic Events in the Marine and Terrestrial Records, P. Aubry, S. Lucas, W. A. Berggren, Eds. (Columbia Univ. Press, New York, 1998), pp. 158–203.

W. Koositra, M. De Stefano, D. G. Mann, L. Medlin, Prog. Mol. Subcell. Biol.33, 59 (2002).

A. Rothpletz, Z. Deutsch Geolog. Gesellsch.48, 854 (1896).

R. Gersonde personal communication.

D. M. Harwood, V. A. Nikolaev, in Siliceous Microfossils, C. D. Blome, P. M. Whalen, R. Katherine, Eds. (Paleontological Society, Short Courses in Paleontology, 1995), vol. 8, pp. 81–106.

R. Gersonde, D. M. Harwood, Eds., Lower Cretaceous Diatoms from ODP Leg 113 Site 693 (Weddell Sea), Part I, Vegetative Cells, vol. 113 (Ocean Drilling Program, College Station, TX, 1990), pp. 365–402.

10.1130/0091-7613(2002)030<0279:MNDFNM>2.0.CO;2

10.1126/science.1096806

10.1126/science.276.5310.235

10.1126/science.273.5274.452

10.1126/science.272.5265.1155

10.1017/S0094837300000336

10.1038/387272a0

10.1126/science.1069651

K. Fennel P. Falkowski M. J. Follows Am. J. Sci. in press.

10.1126/science.160015

A. Quigget al., Nature429, 291 (2003).

10.1126/science.1069651

M. Whitfield, Adv. Mar. Biol.41, 3 (2001).

Cyanobacterial groups that evolved chlorophyll b also inhabit pelagic marine environments.

C. Delwiche, Am. Nat.154, S164 (2000).

10.1046/j.1529-8817.2003.02082.x

P. G. Falkowski, E. A. Laws, R. T. Barber, J. W. Murray, in Ocean Biogeochemistry: A JGOFS Synthesis, M. J. R. Fasham, Ed. (Springer, Berlin, 2003), pp. 99–121.

10.1016/S1434-4610(99)70006-4

10.1038/34630

J. A. Raven, Adv. Bot. Res. Inc. Adv. Plant Pathol.25, 59 (1997).

10.3354/meps274123

10.2307/1935608

10.2307/1940439

10.1038/nature00994

10.4319/lo.1998.43.6.1133

R. Margalef, in Excellence in Ecology, O. Kinne, Ed. (Ecology Institute, Oldendorf, Germany, 1997), p. 176.

M. Prauss, Gottinger Arb. Geol. Paläontol.76, 1 (2000).

T. Crowley, G. North, in Paleoclimatology (Oxford Univ. Press, New York, 1991), pp. 349.

10.1130/0016-7606(1995)107<1164:MLCCOT>2.3.CO;2

10.1029/95PA01624

10.1130/0016-7606(1992)104<0543:PCDTEJ>2.3.CO;2

10.1126/science.288.5475.2363

Some freshwater chrysophytes also have siliceous scales and cysts.

10.1016/S0016-7037(99)00045-9

10.1016/S0016-7037(97)00001-X

F. Bartoli, Ecol. Bull.35, 469 (1983).

G. J. Rapp S. C. Mulholland Phytolith Systematics: Emerging Issues (Plenum New York 1992).

10.1029/2002GB001894

10.1086/320791

N. Janis, J. Damuth, in Evolutionary Trends, K. McNammara, Ed. (Belknap, London, 1990), pp. 301–345.

10.2307/3515337

10.1080/00241160310005340

M. Katzet al. Annu. Rev. Ecol. Syst. in press.

10.1016/S0009-2541(99)00083-2

10.1126/science.1075558

F. J. R. Taylor, Proc. R. Soc. London240, 267 (1979).

10.1111/j.1749-6632.1987.tb40595.x

C. Esseret al. Mol. Biol. Evol. 10.1093/molbev/msh200 (2004).

10.1126/science.1085544

B. U. Haq, J. Hardenbol, P. R. Vail, Hist. Biol.4, 75 (1987).

10.2475/ajs.294.7.777

P. R. Bown J. A. Lees J. R. Young in Coccolithophores—from Molecular Processes to Global Impact H. Thierstein J. R. Young Eds. (Elsevier Amsterdam 2004).

L. E. Stoveret al., in Palynology: Principles and Applications, J. Jansonius, D. C. McGregor, Eds. (American Association of Stratigraphic Palynologists Foundation, 1996), vol. 2, pp. 641–750.

C. Spencer-Cervato, Palaeontol. Electron.2, 1 (1999).

MacRae unpublished data.

W. A. Berggren, D. V. Kent, C. C. Swisher, M.-P. Aubry, Soc. Econ. Paleontol. Mineral. Spec. Publ.54, 129 (1995).

F. M. Gradsteinet al., Soc. Econ. Paleontol. Mineral. Spec. Publ.54, 95 (1995).

10.2307/2666186

10.1146/annurev.ecolsys.31.1.217

Our research is supported by the National Science Foundation though the Biocomplexity Program under grant OCE-0083415. We thank Z. Finkel A. Milligan P. Olsen D. Kent K. Miller M. Aubry V. Smetacek L. Graham C. Delwiche C. de Vargas J. Grassle P. Strother S. Tozzi Z. Dubinsky E. Laws and G. Retallack for discussions and comments.

Thông tin
Thông tin xuất bản

American Association for the Advancement of Science (AAAS)

Tập 305 Số 5682

354-360

Thông tin tác giả