本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
红藻是植物进化史上的“陪跑者”。尽管它们是海洋中种类最多的海藻，但它们在淡水中很少出现，在陆地上则从未出现，因此几乎没有人听说过它们（尽管如果你吃过寿司，你肯定有过与红藻的亲密接触）。
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这其中的原因长期以来一直是个谜。但一个欧洲科学家团队在2013年发现，红藻作为一种多细胞生物，其基因数量少得惊人——甚至比几种单细胞绿藻还要少。这或许可以解释为什么如此多样且丰富的藻类从未登陆陆地，以及为什么当你向窗外看时，看到的是一片绿色而不是红色。可怜的红藻怎么了？但首先，你可能想知道更基本的问题——红藻到底是什么？
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红藻——再说一次，海藻——是红色的，这要归功于捕光色素藻红蛋白。红光不易穿透水。蓝光可以——它是黄昏带中最后消失的颜色。藻红蛋白吸收和捕获蓝光能量并反射红光，这使得拥有它的藻类在深水中生活具有优势。当然，红藻也像其他光合生物一样拥有叶绿素，而且并非所有红藻看起来都是红色的。由于其他色素丰富而藻红蛋白匮乏，一些红藻呈现蓝色或绿色。一些红藻看起来不像海藻，实际上像珊瑚一样为自己建造坚硬的骨骼，并被恰如其分地称为“珊瑚藻”。
两种著名的具有重要经济价值的产品是由红藻制成的。卡拉胶，这种凝胶状的增稠剂使从冰淇淋到沙拉酱的一切都变得奶油般顺滑，是从它们的细胞壁中提取的。而紫菜——无处不在的寿司海苔——尽管其干燥后呈现深橄榄色，但也是由红藻制成的。
红藻已经存在很长时间了。它们代表了我们所拥有的最早的可识别的复杂、有性生殖生命的化石。然而，长期以来人们也知道它们具有某些怪癖。最怪异的怪癖之一：它们缺乏鞭毛，鞭毛是广泛存在的细胞尾巴，甚至我们（或者更确切地说，男性）以及与蕨类植物和真菌类植物病原体（称为水霉）等遥远的亲戚都拥有鞭毛。红藻也缺乏中心粒，中心粒是帮助协调细胞分裂的细胞微结构，尽管针叶树、开花植物和大多数真菌也缺乏中心粒。
科学家们测序的红藻是爱尔兰苔藓——皱波角叉菜——一种常见于北大西洋沿岸的海藻。在它的基因组中，他们发现了9,606个基因。相比之下，单细胞绿藻莱茵衣藻拥有14,516个基因，而普通的绿色植物拟南芥拥有27,416个基因。一个大型复杂的生物体能够仅用单细胞生物三分之二的基因舒适地运作，这是一个令人印象深刻和震惊的发现。
重申一下：这个生物体
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可以用驱动这个生物体基因数量的三分之二来运行
未按比例绘制（显然）。大多数衣藻的长度范围为10-30微米。知识共享 Ninghui Shi。点击此处查看来源。
皱波角叉菜似乎也将其基因组精简到基本要素，消除了在其他生物体中执行冗余功能的基因。它有82个用于制造核糖体的基因，而绿色植物拟南芥中有349个。它所拥有的基因间隔非常紧密。
除了缺乏任何鞭毛特异性基因——考虑到红藻没有鞭毛，这并不令人惊讶——爱尔兰苔藓只拥有一个光敏蛋白：隐花色素。光敏蛋白允许生物体“看到”；你的光敏蛋白位于你的视网膜中。植物利用它们的光敏蛋白来指导它们的生长和发育，大多数植物拥有几种光敏蛋白。因此，对于一种光合生物来说，只拥有一个光敏蛋白是另一个巨大的惊喜。
皱波角叉菜也只有极少的内含子——基因内部的RNA片段，在蛋白质生产过程中会被编辑掉。它拥有的少量内含子很小，可能具有重要的调控功能，根据条件需要增加或减少蛋白质的产量。其余的真核生物——地球上除细菌和古菌以外的所有生命——都拥有大量的内含子。
总之，这些证据使科学家团队提出，红藻经历了一次“进化瓶颈”——红藻种群及其基因组急剧缩小的事件。科学家们推测，在红藻进化后不久的某个时候，它们适应了一种环境，这种环境对小体型、以极少量食物生存的能力，或者两者兼而有之施加了强大的选择压力。其结果是基因组大小的急剧缩小，从基因组中剪除了内含子、非编码DNA和多余的基因。
是什么可能促成了这次瓶颈？作者认为，红藻梅罗拉红藻和硫磺格尔地藻的生活习性可能提供了一个线索：它们都生活在炎热、酸性的水中。这种极端环境引起的基因组压缩也可能解释了为什么皱波角叉菜拥有异常多的在其他生物体中没有已知对应物的基因。一旦红藻离开了它们的酸浴环境，它们可能不得不从头开始重新发明基因，以满足普通海水中所需的许多功能。
尚不清楚为什么酸性热水应该有利于小基因组，但显然它在活红藻中确实如此。由于已知蓝细菌（蓝绿藻）——早期红藻可能的主要竞争对手——会避开这种环境，因此这些令人望而却步的环境可能为早期红藻提供了一个黄金机会，让它们在其他生物很少利用的地方茁壮成长。另一方面，它们的火的考验可能使它们永远被囚禁在海洋中。由于缺乏庞大而冗余的基因组，进化无法在其中发挥作用并轻松创造新基因，它们缺乏离开海洋前往陆地新世界的遗传潜力。
参考文献
Collén, Jonas, Betina Porcel, Wilfrid Carré, Steven G. Ball, Cristian Chaparro, Thierry Tonon, Tristan Barbeyron 等人。“皱波角叉菜红藻基因组结构和代谢特征揭示了古元植物的进化。”美国国家科学院院刊 110, no. 13 (2013): 5247-5252.