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第三章 光合作用太阳的召唤（第4页）

意外的地质事件影响了地球的氧气浓度，让氧气浓度看上去只是一种偶然的产物。

而此前氧气的长期缺乏似乎也表明浓度的增加就是个偶然结果。

从20亿年前到10亿年前，这一段时间常被地质学家称为“无聊的10亿年”

，因为几乎没有什么值得大书特书的事情发生。

如同其他好几亿年一样，大气中氧含量稳定而稀少。

虽然万物本来倾向于维持平衡，但是地质活动却无休无止地改变环境。

这些地质事件应该也会在其他行星上发生，不过各种能够引起氧气增加的地质事件中，板块运动和火山活动似乎是最重要的。

或许很久以前火星上也曾经进化出光合作用，这绝非不可能，然而在这颗小行星上，小规模的火山内核不足以提供堆积氧气所需的大规模地质活动，因此最后由于无法扩大到整个行星而不了了之。

为什么光合作用本来不必产生氧气，也就不会形成现在的地球大气层？这里还有第二个更重要的理由。

光合作用其实根本不需要用水。

我们都很熟悉身边植物的光合作用，目之所及的草原、树木、海藻等，基本上都是用同样的方式进行光合作用（也就是我们普遍认为的“产氧”

光合作用），都释放出氧气。

但是如果我们退一步好好想一下细菌之类的生物，那光合作用可能有好几种样式。

有些比较原始的细菌会使用溶解的铁离子或硫化氢来代替水分子进行光合作用。

这些原料听起来或许不可思议，但那只是因为我们太过熟悉周围的“氧气世界”

——由产氧光合作用一手打造的世界。

我们很难想象，地球上第一次出现光合作用时会是一种什么样的光景。

我们也很难想象这种反直觉的光合作用机制（但实际上却是一种很简单的机制）。

先让我举例来说明一下一般人对光合作用的错误看法。

用的例子或许对作者不是很公平，因为这是意大利化学家兼小说家普利莫·列维在他1975年出版的著作《周期表》里面所提到的内容。

2006年由伦敦皇家学会组织，经由读者（也包括我在内）票选成为“历代最受欢迎的科普书”

。

在书中他写道：

我们的碳原子，会在树叶里和无数（但无用）的氮分子和氧分子相撞。

它会被一个巨大而复杂的分子抓住，与此同时，一道决定性的阳光从天而降，激活了它。

刹那间，就像被蜘蛛捕获的昆虫一般，碳原子从二氧化碳分子里剥离，跑去和氢原子结合，也有可能和磷原子结合，最终形成一条链状分子，不论长短，这就是生命之链。

注意到哪里错了吗？其实有两处错误，而列维应该很清楚才对，因为关于光合作用的详细作用机制，早在他出书的40年前就被阐明了。

首先这道阳光并不会激活二氧化碳分子。

二氧化碳分子就算是在漫漫长夜中也可以被活化，它们也不是被光剥离的，就算是最明亮的阳光也办不到。

此外氧原子也不会和碳原子分开，而会一直顽固地粘在碳原子上。

列维所描述的机制里，光合作用释放的氧气来自二氧化碳中的氧原子，这是非常常见的错误。

事实上，氧气并非来自二氧化碳，而是水分子。

这一点点差异让整个情况完全不同，因为这是了解光合作用如何进化的第一步，更是解决当前地球上能源与气候危机的第一步。

那道阳光其实把水分子劈成了氢和氧，该反应如果在整个行星上发生，就和前面提过的紫外线让海水蒸发一样，会造成行星大失血。

光合作用的伟大成就是今天的人类技术也无法达到的，它发明了一种催化剂，可以消耗最少的能量——仅用温和的阳光，就把氢从水分子中剥离，而不需要使用高能的紫外线或宇宙射线。

到目前为止，人类穷尽其智慧，也无法让分离水分子的能量，少于反应释放出来的能量。