2021-02-19
樹(shu)葉為什么是(shi)綠(lv)(lv)色的(de)(de)(de)(de)?人(ren)類下意識的(de)(de)(de)(de)反(fan)應是(shi),是(shi)因為葉綠(lv)(lv)體(ti)進行光(guang)合作用。但(dan)是(shi)綠(lv)(lv)色植(zhi)物其實有一個巨大的(de)(de)(de)(de)bug,植(zhi)物之(zhi)(zhi)所以呈綠(lv)(lv)色,是(shi)因為他(ta)們反(fan)射了太(tai)陽光(guang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)綠(lv)(lv)光(guang)。換(huan)言(yan)之(zhi)(zhi)他(ta)們不吸收綠(lv)(lv)光(guang),然而太(tai)陽光(guang)中(zhong)綠(lv)(lv)光(guang)的(de)(de)(de)(de)光(guang)子偏偏是(shi)最(zui)(zui)豐富(fu)的(de)(de)(de)(de),為何綠(lv)(lv)光(guang)會被(bei)生(sheng)物界中(zhong)最(zui)(zui)主要的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產者集體(ti)拋棄了呢(ni)?
2007年,馬里(li)蘭大學(xue)微生(sheng)物遺傳學(xue)家(jia)達(da)斯(si)薩(sa)爾瑪,對此提出(chu)了一個(ge)有趣的假(jia)說,如果屬實(shi)大自(zi)然中(zhong)(zhong)一切(qie)的自(zi)然都不是那(nei)么自(zi)然,一切(qie)都是生(sheng)命數(shu)十億年演化中(zhong)(zhong)留下的印(yin)痕。故事(shi)還要從那(nei)年深海熱泉口中(zhong)(zhong)散(san)逸出(chu)來的那(nei)兩(liang)個(ge)細(xi)(xi)胞(bao)開始說起,這兩(liang)個(ge)細(xi)(xi)胞(bao)迅(xun)速(su)繁衍出(chu)生(sheng)物界最初的兩(liang)個(ge)家(jia)族真細(xi)(xi)菌和(he)古菌。
不(bu)過在那(nei)場后(hou)來改(gai)變地(di)球(qiu)面貌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鬩(xi)墻(qiang)之戰前,他倆還有(you)生(sheng)存(cun)問題繼(ji)續解(jie)決。自(zi)由不(bu)免費,脫離(li)了(le)(le)(le)深海(hai)熱泉(quan)口,也就意味(wei)著脫離(li)了(le)(le)(le)熱源(yuan)中(zhong)(zhong)源(yuan)源(yuan)不(bu)斷(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物質與能(neng)量供應。物質還好說(shuo)(shuo)(shuo),合成(cheng)(cheng)生(sheng)命(ming)所需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二氧化(hua)(hua)碳、硫化(hua)(hua)氫與甲(jia)烷等(deng)等(deng),在洪荒的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地(di)球(qiu)海(hai)洋中(zhong)(zhong)多(duo)多(duo)少少都有(you)點(dian)存(cun)貨,但火山能(neng)量卻(que)不(bu)可能(neng)打包帶(dai)走。于(yu)是(shi)(shi)演化(hua)(hua)之手漸漸將一(yi)(yi)個(ge)更(geng)為(wei)取(qu)之不(bu)竭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)源(yuan)推到(dao)了(le)(le)(le)那(nei)些古(gu)(gu)老生(sheng)命(ming)之前——太陽。在漫長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)演化(hua)(hua)中(zhong)(zhong),有(you)一(yi)(yi)支細(xi)(xi)胞(bao)偶然合成(cheng)(cheng)了(le)(le)(le)一(yi)(yi)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)子——視黃醛。借助于(yu)這(zhe)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)子,古(gu)(gu)菌可以利用(yong)太陽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)維(wei)持自(zi)己細(xi)(xi)胞(bao)內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏堿(jian)性,從(cong)而讓細(xi)(xi)胞(bao)膜內外總(zong)是(shi)(shi)維(wei)持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)酸堿(jian)度(du)差異,從(cong)而模(mo)仿(fang)當年深海(hai)熱泉(quan)口中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)酸堿(jian)中(zhong)(zhong)和反應,來為(wei)細(xi)(xi)胞(bao)活動提(ti)供能(neng)量。實際上(shang)直到(dao)今(jin)天,我(wo)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)眼睛(jing)也是(shi)(shi)靠著視黃醛采用(yong)差不(bu)多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原理(li)將光(guang)(guang)(guang)轉化(hua)(hua)為(wei)神經信號(hao)。而在那(nei)個(ge)洪荒世(shi)界(jie),搶先(xian)擁有(you)了(le)(le)(le)陽光(guang)(guang)(guang),就擁有(you)了(le)(le)(le)一(yi)(yi)切,于(yu)是(shi)(shi)這(zhe)一(yi)(yi)支生(sheng)命(ming)迅速擴張到(dao)了(le)(le)(le)全世(shi)界(jie)。只不(bu)過這(zhe)一(yi)(yi)支擁抱(bao)光(guang)(guang)(guang)明的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)先(xian)驅(qu)卻(que)和我(wo)們今(jin)天所說(shuo)(shuo)(shuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)植(zhi)物毫無瓜葛(ge),他們利用(yong)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原理(li)與我(wo)們今(jin)天所說(shuo)(shuo)(shuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)合作用(yong)大(da)相徑庭,確切說(shuo)(shuo)(shuo)他們是(shi)(shi)一(yi)(yi)群古(gu)(gu)菌,他們也并(bing)非(fei)綠色(se)(se)(se),由于(yu)視黃醛會強烈吸(xi)收(shou)太陽光(guang)(guang)(guang)中(zhong)(zhong)最豐沛的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)綠色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)譜,所以這(zhe)些古(gu)(gu)菌會呈現(xian)出艷麗的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)紫(zi)(zi)色(se)(se)(se),是(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)達斯薩爾瑪所提(ti)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)那(nei)個(ge)假說(shuo)(shuo)(shuo),就叫“紫(zi)(zi)色(se)(se)(se)地(di)球(qiu)假說(shuo)(shuo)(shuo)”,在他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)構想(xiang)中(zhong)(zhong),大(da)約35億(yi)年到(dao)24億(yi)年前的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地(di)球(qiu)是(shi)(shi)一(yi)(yi)個(ge)被古(gu)(gu)菌渲染成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)紫(zi)(zi)色(se)(se)(se)世(shi)界(jie),海(hai)洋、河(he)川、灘(tan)涂,但凡一(yi)(yi)切生(sheng)命(ming)立足(zu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地(di)方都覆蓋了(le)(le)(le)一(yi)(yi)層(ceng)厚實的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)紫(zi)(zi)色(se)(se)(se)軍毯,為(wei)那(nei)個(ge)沒(mei)有(you)氧氣(qi),處處彌漫著硫化(hua)(hua)氫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)焦(jiao)臭地(di)球(qiu)帶(dai)來了(le)(le)(le)最初的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)盎然生(sheng)機。
然(ran)而這(zhe)并非是(shi)生(sheng)(sheng)命的(de)(de)(de)(de)田園牧歌,在(zai)這(zhe)厚(hou)實的(de)(de)(de)(de)菌毯(tan)(tan)之(zhi)(zhi)下,卻有另一股勢力正(zheng)在(zai)悄然(ran)積(ji)蓄著力量(liang)(liang),他們屬于(yu)(yu)當年(nian)深海熱泉口古生(sheng)(sheng)物的(de)(de)(de)(de)另一只后代——真(zhen)(zhen)(zhen)細(xi)(xi)菌。他們當然(ran)也(ye)想(xiang)利用光能,然(ran)而來(lai)自太陽的(de)(de)(de)(de)能量(liang)(liang)經過紫色古菌的(de)(de)(de)(de)層層盤剝,大部分綠光早已被(bei)吸(xi)收殆盡(jin),留到(dao)菌毯(tan)(tan)底層的(de)(de)(de)(de)就(jiu)只剩下微不足(zu)道的(de)(de)(de)(de)毫末。這(zhe)些真(zhen)(zhen)(zhen)細(xi)(xi)菌只能從這(zhe)光能的(de)(de)(de)(de)殘渣中(zhong)苦(ku)苦(ku)追尋著生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)希望(wang),由(you)此他們選(xuan)擇了(le)另一類叫(jiao)做(zuo)“卟啉(lin)”的(de)(de)(de)(de)小分子,這(zhe)些分子可以(yi)吸(xi)收古菌棄之(zhi)(zhi)不用的(de)(de)(de)(de)紫光,卻幾乎無法吸(xi)收綠光,故而容易呈現出(chu)藍(lan)綠色。但只有能量(liang)(liang)還(huan)不夠,生(sheng)(sheng)命還(huan)需要物質,早期生(sheng)(sheng)命大都也(ye)學會利用太陽能拆接觸硫(liu)化氫中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氫原子,將其賦予(yu)給二氧化碳來(lai)制造有機物,盡(jin)管在(zai)當時的(de)(de)(de)(de)地球上,硫(liu)化氫隨(sui)處(chu)可見,但對于(yu)(yu)壓迫于(yu)(yu)菌毯(tan)(tan)之(zhi)(zhi)下的(de)(de)(de)(de)真(zhen)(zhen)(zhen)細(xi)(xi)菌們也(ye)是(shi)渴望(wang)難及,退一步便是(shi)滅(mie)絕,數億(yi)年(nian)的(de)(de)(de)(de)反(fan)抗(kang)最終淬煉(lian)出(chu)了(le)一類神(shen)奇的(de)(de)(de)(de)細(xi)(xi)菌,他們叫(jiao)藍(lan)藻。
這些細菌鉆研出了一套極其復雜的光合系統,得以利用起了其他生物都無法利用的分子—水。它們就靠著透過菌毯的極少數光子,積聚能量,劈開水分子,從中奪去了合成有機物所必須的氫原子,真正的光合作用從此登上了歷史舞臺。而一場毀天滅地的末日之戰也從此拉開了序幕,水分子在被奪去了氫原子后所留下的正是氧氣。一開始這毫無問題,地球上無處不在的亞鐵離子、硫化氫等等,會迅速吸收掉地表的任何氧分子。然而在這一望無垠的紫色菌毯覆蓋之下,無數藍藻夜以繼日地從艱難滲透過來的毫末陽光中汲取能量,制造氧氣。這場艱難的光合作用持續了十億年,十億年氧氣的打擊終究耗盡了地球表面的一切還原力,海洋里的幾乎每一個亞鐵離子都氧化成了鐵銹沉積到海底,形成了今天地層中的“帶狀鐵層”,空氣中的每一個硫化氫分子都被氧化,并隨著雨水沉積到地面形成了硫酸鹽沉積。在26億年前,當游離的氧氣終于出現在大氣中的那一刻,一場打翻了一個舊世界的革命就此拉開了序幕,后人稱之為“大氧化事件”。
氧氣彌漫宛如死神過境,而死神面前,無人可以例外,不論他是紫色還是綠色。氧氣本身就是生命的大敵,因為氧氣會無差別地氧化構成生命的物質基礎、有機質,但這還只是個開始,氧氣還毀滅了大氣中的甲烷,而甲烷是一種比二氧化碳還要強二十多倍的溫室氣體。剛巧在25億年前左右地球的火山活動又陷入了一個低谷期,于是地球氣溫驟然暴跌,進入了自地球誕生以來最猛烈的一次全球變冷——休倫冰河期。極寒的封凍終究寂滅了世間的一切紛紛擾擾,末日之戰,沒有贏家。曾經壯觀的菌毯從此深埋地下,經過數十億年地址變遷演變成一種叫做“層疊石”的化石,宛如一座座墓碑,無聲地祭奠著曾經屬于他們的紫色王朝。
生命(ming)總會找到出路,在(zai)這場跨越數(shu)十億(yi)年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)浩(hao)劫中,有(you)一些細(xi)菌(jun)最(zui)(zui)終(zhong)(zhong)適應了(le)有(you)氧環境,甚至有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)細(xi)菌(jun)解(jie)鎖出了(le)有(you)氧呼吸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li),他們(men)也(ye)(ye)許是蜷(quan)縮(suo)在(zai)寒冰難(nan)以(yi)靠近(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)深寒熱泉口附近(jin)(jin),保存(cun)那生命(ming)僅(jin)存(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煙火。熬過(guo)三億(yi)年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)漫漫寒冬,休(xiu)倫(lun)冰河期的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冰川(chuan)終(zhong)(zhong)于(yu)消融(rong),和煦的(de)(de)(de)(de)(de)(de)陽光(guang)再(zai)度(du)灑在(zai)藍藻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)綠(lv)色菌(jun)毯之上(shang)。在(zai)這個充(chong)斥著氧氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)時代(dai),再(zai)不會有(you)任(ren)(ren)何的(de)(de)(de)(de)(de)(de)紫(zi)色古菌(jun)和他們(men)爭奪光(guang)能(neng)。可以(yi)它們(men)以(yi)卟啉為(wei)核心的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)合(he)系(xi)統,在(zai)那個只能(neng)吸取古菌(jun)棄之不用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)綠(lv)光(guang)年(nian)代(dai)里,演化(hua)了(le)數(shu)十億(yi)年(nian)早已(yi)固(gu)化(hua)。由此構(gou)建出來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)合(he)系(xi)統從底層(ceng)上(shang)就(jiu)無(wu)法(fa)利用綠(lv)光(guang),他們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)后(hou)代(dai)最(zui)(zui)終(zhong)(zhong)給今天的(de)(de)(de)(de)(de)(de)世界(jie)留下一個反(fan)直覺(jue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)綠(lv)色世界(jie)。而(er)(er)他們(men)對自(zi)然規律的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)變遠不如(ru)此,有(you)氧呼吸為(wei)生命(ming)帶來(lai)了(le)前(qian)所未有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強勁能(neng)源,在(zai)此基礎上(shang)復雜細(xi)胞乃至多細(xi)胞生物終(zhong)(zhong)于(yu)得以(yi)成為(wei)可能(neng)。更(geng)重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是,曾經的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地球(qiu)大氣(qi)(qi)完全(quan)無(wu)力(li)阻(zu)隔紫(zi)外線。而(er)(er)紫(zi)外線原本可以(yi)將水(shui)分解(jie)成氫氣(qi)(qi)和氧氣(qi)(qi),而(er)(er)地球(qiu)引(yin)力(li)無(wu)法(fa)束(shu)縛住氫氣(qi)(qi)。因此,如(ru)果任(ren)(ren)由此外線持續轟擊,地球(qiu)早晚有(you)一天失去所有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)份(fen)(fen),但日益濃厚(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧氣(qi)(qi),最(zui)(zui)終(zhong)(zhong)在(zai)地球(qiu)上(shang)構(gou)建成了(le)一層(ceng)名為(wei)臭(chou)氧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)屏(ping)障,最(zui)(zui)終(zhong)(zhong)守護(hu)住了(le)所有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)份(fen)(fen),這大概(gai)也(ye)(ye)算是殺生以(yi)護(hu)生了(le)。
美國舊金山灣附近的(de)(de)(de)鹽(yan)湖一直以來吸引著(zhu)四方(fang)的(de)(de)(de)游客(ke),當(dang)地(di)的(de)(de)(de)奇景就是那(nei)(nei)粉色的(de)(de)(de)湖水。而(er)造(zao)就這奇觀的(de)(de)(de)就是一類被稱之為“噬(shi)鹽(yan)古(gu)菌”的(de)(de)(de)微生物,而(er)他(ta)們正(zheng)是那(nei)(nei)些紫色古(gu)菌的(de)(de)(de)后代。這些古(gu)菌在(zai)漫長的(de)(de)(de)演化中從真細(xi)菌那(nei)(nei)竊取了(le)(le)一些抗(kang)氧化的(de)(de)(de)基因,從而(er)在(zai)新時代茍活了(le)(le),他(ta)們躲在(zai)了(le)(le)宿敵細(xi)菌難以生存的(de)(de)(de)極端(duan)環境(jing)中,卻仍(reng)然像他(ta)們三十(shi)億(yi)年前的(de)(de)(de)祖(zu)先一樣,利用視黃醛(quan)從綠(lv)光(guang)中運轉(zhuan)能(neng)量。他(ta)們曾經屬(shu)于大(da)海(hai),如今只能(neng)困(kun)于水洼,訴說著(zhu)曾經的(de)(de)(de)洪荒往事。