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植物并非天生就具有光合作用能力的，而是诞生于35亿年前的蓝细菌帮助植物拥有了光合作用的能力。 35亿年前，细菌在地球上出现了，这是一种连细胞核都没有的简单生命，它们结构简单，个体微小，遗传物质被细胞膜包裹着。细菌的生命活动虽然原始但十分复杂，在营养充足的情况下，只需短短几分钟，它们的数量就能增加一倍。 超快的繁殖速度意味着细菌可以在短时间内产生数量极其庞大的后代，这里面也包含了大量发生变异的个体。不过，超强的繁殖和变异能力只不过是细菌的常规武器，它们还能以一种常人无法想象的方式传播基因：基因横向转移。 基因横向转移是指具有生物繁殖隔离的不同物种之间，或者单个细胞的叶绿体、线粒体等细胞器之间，以及细胞器和细胞核之间所进行的DNA片段的流动。简单说来就是一个基因从一个生物体身上跑出来，进入另外一个生物体的细胞中，这个基因不仅没有被排斥，反而被接纳了。 这种现象在细菌中十分常见，因为原核生物对外来基因缺乏防范机制，很容易接受外来基因并与其融为一体。而高等生物的细胞对于自身基因的保护机制比较健全，会将接受了外来基因的细胞摧毁或者清除掉，所以高等生物之中很少会发生基因横向转移的事件。 在原核生物出现的最初几亿年里，细菌在十分严酷的环境下都能生存下来，并且根据环境的不同而演化出不同的能力。比如在没有氧气的环境里，有的细菌会专门利用硫化物来生存，有的则依靠氧化铁来存活，还有硝化细菌、固氮细菌、氢细菌等各种奇怪的细菌。每一种细菌都把一种与众不同的生存方式发挥到了极致。 而蓝细菌具备的生存方式就是利用阳光，它拥有光合作用的能力。由于蓝细菌大部分生活在海里，所以过去的人们也把它叫作蓝藻。不过蓝细菌并非藻类，但是它比普通细菌要大得多，而且能进行光合作用，这些特点与蓝藻很相似，因此被人们称为蓝藻。但从本质上来说，蓝细菌没有细胞核，它是一种原核生物。 科学研究表明：地球上50%~80%的氧气是蓝细菌这类可以进行光合作用的微生物制造的，蓝细菌产生的氧气比全世界的森林、草原加起来产生的氧气还要多。不仅如此，其实那些森林和草原产生的氧气，本质上也是蓝细菌的功劳。不过得出这一结论的过程十分漫长和波折，几位科学家甚至耗时一生都没能弄清楚蓝细菌与植物之间的联系。 1883年，波恩大学的植物学家西姆珀在观察叶绿体时，发现叶绿体的结构与蓝细菌（当时人们称之为蓝藻）的结构十分相似，他认为两者之间可能存在某些内在的联系，但是他无法解释这种相似性，而且他的观点也无法获得其他科学家的支持。西姆珀用了18年的时间去寻找证据，但直到去世那天，他的观点也没有得到科学界的重视。 1905年，也就是西姆珀去世后的第四年，俄罗斯科学家康斯坦丁▪梅列什科夫斯基在研究地衣的过程中，注意到了西姆珀生前留下的笔记。他发现如果蓝细菌与叶绿体在本源上存在某种关联，那么关于地衣的许多问题都可以迎刃而解了。 于是梅列开始将研究重点转移到了蓝细菌与真菌的共生行为，并在1909年发表了相关的论文。梅列的研究虽然还不能证明蓝细菌和叶绿体就是一回事，也解释不了蓝细菌为什么会跑到其他生物的体内去。但是他的研究已经可以说明，类似蓝细菌这样的原始生命，完全有可能把其他生命体的身体内部，当成它们自己生存的环境。 1922年，美国解剖学家伊万▪沃林在研究细胞线粒体时，把线粒体从细胞中剥离出来后放在了培养皿里，防止线粒体坏掉（当时科学界普遍认为线粒体离开了细胞会马上失去活性）。结果他在用显微镜观察培养皿里的线粒体时，发现线粒体不仅没有死，而且还活得不错。并且线粒体表现出来的行为，就像是某种细菌一样。 伊万▪沃林把这一发现写成了论文发表了出来，并朝着这个方向进行了更加深入的研究。到了1925年时，沃林已经发表了9篇关于线粒体共生现象的论文和1本专著，但由于沃林找到的证据太少，科学界再次对蓝细菌与叶绿体之间的关联问题选择了冷漠和遗忘，此后40年时间里，没有人再愿意去触碰这一领域。 1965年，女性生物学家林恩▪马古利斯再次提出内共生假说，她认为内共生现象不仅非常普遍，而且是驱动演化的重要力量。比如一些好氧细菌变成了线粒体，蓝细菌变成了叶绿体，一些善于运动的螺旋体细菌变成了细胞上会运动的纤毛。 细菌就像是生命的功能模块，它们先通过快速地变异实现一个复杂的生命功能，再通过内共生组合到其他生命当中去，这大大加快了演化的进程。 1978年，生物学家戴霍夫和舒瓦茨在《科学》期刊上刊登了一篇论文，他们通过试验验证了叶绿体和线粒体与细菌的亲缘关系，内共生理论第一次具有了实验证据，科学界开始改变对此研究的态度，认为此前马古利斯的研究应该值得认真对待。 1983年，科学家进一步发现，叶绿体和线粒体中保留着独立的DNS，这些DNA与细胞自身的DNA完全不同，这是证明内共生理论正确性的铁证：叶绿体是蓝细菌的化身！     |
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