五二小说网

手机浏览器扫描二维码访问

第三章 光合作用太阳的召唤（第9页）

至此，整个事件唯一的受害者，只有那些蓝细菌，它们过去曾是肖普夫的徽章，但现在肖普夫也已经让步，承认那些微体化石可能不是蓝细菌，至少不比其他鞭毛细菌化石更像蓝细菌。

所以我们又回到了原点，绕了一大圈，仍然对蓝细菌的起源毫无头绪。

在过去这二三十年间，科学家在新技术的加持下，用各种名称让人生畏的方法，详细分析了细菌和植物光合作用系统的分子结构。

这些方法的原理也如它们的名称一样让人生畏，比如X射线晶体学，或者电子自旋共振光谱成像。

不过我们不必理会它们的原理，只要知道科学家用这些方法，几乎从原子等级上（但却总是恼人地还差一点）分析了光合作用复合物的详细构造与形状。

现在会议中仍会发生争论，不过争论的主要是细节部分。

在我写本书之时，刚参加完一场英国皇家学会会议。

在那场会议里，科学家在争辩“放氧复合体中五个原子的正确位置”

，既可说是寻幽入微也可说是吹毛求疵。

说是它寻幽入微，是因为这五个原子的精确位置，关系到它们分解水分子的化学机制，而这正是解决世界能源问题的关键；说是它吹毛求疵则是因为，这些口角不过就是如何在几个原子半径内把五个原子排好，争论的差异也就在数个埃（百万分之一毫米）之间。

老一辈的科学家或许会非常惊讶，现在科学家对于光系统Ⅱ中其他46，630个原子的位置倒是没有太多争议。

这些原子的位置由英国伦敦帝国理工学院的生化学家吉姆·巴伯（JimBarber）的团队测定，近来精准度还在不断提升。

虽然还剩几个原子没找到自己的位置，不过我们研究光系统的结构已经10多年了，如今已大致明朗，可以给我们讲述它的进化故事了。

2006年生化学家鲍勃·布兰肯希（BobBlankenship，现在是美国华盛顿大学圣路易分校的教授）所领导的团队指出，在各种细菌体内，两种光系统[7]的构造几乎都一样。

尽管不同群的细菌在进化上的距离如此遥远，但是它们光系统的核心构造却如此相似，相似到可以在计算机构图上完全重叠。

不仅如此，布兰肯希证实了另外一件科学家思考许久的事情，那就是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的核心构造也一样，而且几乎可以确定它们应该是在很久很久以前，由同一个祖先进化出来的。

换句话说，故事应该就是很久很久以前，本来只有一个光系统，有一天它的基因变成了两份，结果一次制造了两个一模一样的光系统。

随着时间变迁，在自然选择的影响下，两个光系统开始产生分异，但仍持有一样的核心构造。

最后，两个光系统靠着Z型反应连接在一起，并经由叶绿体传给了植物和藻类。

不过这个简化版的故事，掩盖了整个现象背后的难题。

复制出两个原始的光系统并不能解决产氧光合作用的问题——一个强推电子者和一个强拉电子者，永远不可能自己结合在一起。

在光合作用能运作之前，两个光系统必须先往相反的方向进化，一个推一个拉，唯有如此，当它们连接在一起时才会有用。

所以问题就是，什么样的事件会造成两个光系统先走上岔路，之后再被连接在一起，如同既亲密又对立的欢喜冤家，或像男人与女人一样，先分开之后又结合成一个受精卵？

光系统Ⅰ在细菌体内做的事和在植物体内一模一样。

它们会从无机物中拉走电子，变身成为分子版“街头混混”

，再把电子塞给二氧化碳去制造糖。

唯一不同的是电子来源。

光系统Ⅰ不从水分子里拉电子，因为它完全无法对付水分子，宁可挑硫化氢或铁，这两者都比水容易下手。

附带一提，植物光系统Ⅰ里的共犯——NADPH，也可由纯化学手段合成，比如在第一章里面提到的海底热泉中就可以合成。

所以在这里，光系统Ⅰ利用NADPH把二氧化碳转换成糖，和之前提过的反应类似。

因此，光系统Ⅰ唯一革新的部分，就是利用光来完成以前只靠化学完成的工作。

另一件值得一提的事情是，把光转换成化学能其实一点都不稀奇，几乎所有的色素都可以做到。

色素分子里的化学键特别适合吸收光子。

当它们吸收光子时会把电子推往高能级，其他邻近的分子就比较容易抓到电子。

此时这个色素分子就被光氧化了，从而带上正电，它需要再找一个电子来平衡账目，所以会从铁或硫化氢里面拉出一个电子。

这就是叶绿素做的事。

叶绿素是一种紫质（或称作卟啉），在结构上和我们血液里携带氧气的血红素非常相近（血红素是一种色素，是血液呈红色的原因）。

还有很多其他的紫质也可以利用光做类似的事情，不过有些时候会产生负面结果，比如造成紫质症。

[8]重要的是，紫质是在外太空小行星上可以找到的较复杂的分子之一，它也可以在实验室里的无机环境中合成。