蓝藻门

蓝藻门

撰文｜供图｜蔡丹燕

在波涛汹涌的海洋里面，蓝藻的祖先出现在距今约33亿年前，是已知地球上最早、最原始的光合自养和放氧的原核生物，又叫蓝细菌或蓝绿藻。蓝藻的细胞壁外有胶质鞘包被，对外界环境的适应能力很强，因此分布范围极为广泛。从赤道到两极，从高山到海洋都有蓝藻生长。蓝藻有水生、陆生和气生之分，大多数蓝藻广泛分布在陆地和淡水中，海产藻类是海洋植物中的重要组成部分。

水华现象

蓝藻为何叫“蓝藻”？

蓝藻是原核生物，蓝藻细胞在电子显微镜下可以看到原生质体中有许多类囊体。类囊体就是由一个个单层膜围成的“薄饼”堆叠而成的，光合色素存在于类囊体的表面。光合色素有三种，分别是叶绿素a、类胡萝卜素与藻胆素。藻胆素是吸收橙光的藻蓝素、吸收绿光的藻红素和别藻蓝素构成。藻胆素与蛋白质结合形成藻胆体，其光能的传递过程是：光能—藻红素—藻蓝素—别藻蓝素—叶绿素a。蓝藻细胞中都含有叶绿素a和藻蓝素，所以大部分蓝藻呈蓝绿色，故蓝藻也称蓝绿藻。

蓝藻到底长啥样？

蓝藻在自然界的形态可谓是多种多样。主要有三种形式，单细胞形，例如集胞藻属、棒胶藻属、管胞藻属等；非丝状体群体；丝状体，颤藻、鞘丝藻属、鱼腥藻属。

蓝藻的经济价值

食用。作为一个吃货，我对蓝藻中的发状念珠藻，也就是发菜、地木耳、螺旋藻等可谓是如数家珍啊。海产可食用的蓝藻还有海雹菜、苔垢菜等。当然，这些食用蓝藻中，只有对增强人体免疫力的螺旋藻实现了大规模的人工栽培养殖。

蓝藻的固氮作用

蓝藻有“天然氮肥厂”之称，自然界中的可以固定大气氮的蓝藻有150多种，中国已经报道的固氮蓝藻有30余种。蓝藻固氮过程大体为大气中的氮气在固氮酶的催化作用下形成增加土壤或水体中的氮素，因此在农业上有重要意义。

蓝藻结构图

另外，有些蓝藻（如鞘丝藻）可在荒漠地区的沙土表面形成结皮，能够起到一定的防风固沙和改良土壤的作用。

产生清洁能源——氢气

科学家们早就发现了一些蓝藻可以通过光合作用系统及其特有的产氢酶系把水分解为氢气和氧气。它们可以将太阳能直接转化为氢能，而且底物是水，来源丰富。因此，在当今人们探讨人类面临能源危机的情况下，蓝藻和其他藻类制氢的研究备受国际上密切关注。被研究的产氢蓝藻已经有很多种类，如柱状鱼腥藻、聚球藻、颤藻等。当然，该研究现在还处于研究阶段，希望小读者们以后能够为这方面研究出一份力量。

形成水华，加剧水环境污染

蓝藻喜欢生活在营养丰富的水体中，特别在温度较高的夏季，许多蓝藻往往会过量繁殖，在水面上形成一层或薄或厚的蓝绿色藻体浮沫，这种现象叫“水华”。

能够形成水华的藻类可不仅仅是蓝藻，一些真核藻类例如绿藻门、裸藻门等也可形成水华。水华一方面证明水体的富营养化，另一方面造成水体溶解氧的缺失导致鱼虾等水生动物因窒息而死。一些水华蓝藻还会产生毒素，如严重损害动物及人类肝的微囊藻毒素等，可引起水生动物和人、畜中毒甚至死亡。水华的发生，严重地破坏了水体生态系统，造成水体中生物的多样性减少。

科学上的研究价值

蓝藻广泛分布于自然水体，一些易于进行开放式或封闭式大量培养，蓝藻的结构和遗传特性，加上基因组操作比较方便，因此，已开展许多蓝藻基因工程的研究。

显微镜下的螺旋藻

显微镜下的发菜

显微镜下的鞘丝藻

现在，一些蓝藻经过基因工程的改造可能应用于多个领域，目前已经取得了几方面的成就。第一，杀灭蚊蚴，控制蚊虫孽生；第二，蓝藻经过基因工程也可除去水体中的污染物；第三，还有一些学者利用蓝藻中的鱼腥藻研制抗癌等药物蛋白。

海藻世界里千奇百怪，海藻的研发前景巨大，希望未来科学家们能够利用蓝藻研发出更多为人类有用的东西。