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基于电子受体的特征及其与生物之间关系的讨论,《隐藏的动力:生物在自然界中的价值》一书构建了一种电子受体驱动的生物进化模型(图1),即电子受体在生物进化过程中的演变历程被认为是:首先,难溶于水的、在特定区域内稳定存在的、相对难以被利用的氧化物(如水铁矿、磁铁矿等)是生物最初阶段的主要电子受体;随着水溶性氧化物的含量及种类越来越多,因其相对更容易接受生物代谢产生的电子,且生物对其竞争相对缓和等原因,越来越多的生物逐渐适应并选择这类氧化物作为电子受体;随着氧气的大量产生,因其氧化性更强、分子量更小、分布更均匀、更容易接受生物代谢产生的电子等特性,致使越来越多的生物逐渐适应并选择氧气作为电子受体。
图1 驱动生物进化的电子受体的演变
该进化模型的构建之所以选择电子受体作为参照而非电子供体,主要是基于以下两件事实:
1)对于任一生物而言,电子供体(食物)的多样性往往多于电子受体的多样性。例如,人可以吃很多种食物,如肉类、蔬菜、水果等,但只能以氧气作为电子受体。当然,自然界中也存在着一些专食性的物种,如大熊猫只吃竹子、考拉只食用桉树叶子、蜗鸢专吃蜗牛等。然而,对于专食者而言,其专食性也是相对的,在偏好的食物匮乏时,它们也会选择其它食物,例如,野生的大熊猫也会吃草、野果、昆虫、竹鼠、牛羚、甚至附近村落里养的羊和垃圾堆的剩饭菜等。
2)电子受体的缺乏对生物造成的影响一般要比电子供体缺乏造成的影响更严重。例如,人可以三天不吃东西,但不能1小时不呼吸;冬眠中的青蛙可以几个月不吃不喝,但冬眠的环境中不能没有氧气等。
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