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第三章 光合作用太阳的召唤2（第5页）

因此，细菌的基因谱系像一张网而不是一棵树，有些细菌的基因会出现在另一群毫不相干的细菌身上。

换句话说，我们并没有确切的遗传学证据，证明两套光系统在何时组合起来形成Z型反应。

但这也不是说我们就技穷了。

科学假设最大的价值就在于，你可以让想象飞驰，由新的角度切入，用新的实验去验证，它们会告诉你假设正确与否。

这里就有一个很好的点子，由伦敦大学玛丽皇后学院一位极富创意的生化学教授约翰·艾伦提出。

艾伦毫无疑问极为出众，我连续三本书都写过他，每本书里都有他与众不同的开创性想法。

就像所有伟大的想法一样，该想法也穿透层层复杂现象直捣事物核心。

虽然它不见得正确——毕竟科学上许多伟大的想法也被证明是错的。

但就算如此，它还是可以告诉我们某种可能，并据此设计实验，最终指引科学家走向正确的方向。

它既给我们洞察力也给我们灵感。

艾伦说，很多细菌都会随着环境的变化打开或关闭它们的基因，这在细菌身上十分常见。

而环境中最大的改变莫过于原料的有无了。

也就是说，如果环境中缺乏某种原料的话，细菌就不会浪费能量，生产处理这种原料所需的蛋白质。

它会直接关闭生产线，直到新的信号进来。

因此艾伦假设存在一个会变化的环境，比如形成的叠层石的浅海区，会喷出硫化氢的热泉口旁边，随着潮汐、洋流、季节、热泉活动等因素，环境不断变动。

在艾伦假设中最关键的部分，就是住在这里的细菌要和蓝细菌一样，同时有两个光系统。

但是与蓝细菌不同的是，这些细菌一次只用一个系统。

当有硫化氢的时候，细菌就启动光系统Ⅰ，用二氧化碳来制造有机分子。

它们利用这些新合成的材料生长复制。

但是当环境变动，比如叠层石附近缺乏原料了，细菌就转换到光系统Ⅱ。

此时它们放弃生产有机分子（也就是既不生长也不复制），却仍可以利用太阳能来制造ATP，维持自己的生活所需，同时静待更好的时机。

每一个光系统都有各自的好处，如同上节中提到的，全都是一小步一小步进化出来的。

那如果热泉死了，或洋流变化导致环境发生长期变化，细菌该怎么办？它们现在就必须长时间依赖光系统Ⅱ的电子回路生存。

但是这有个潜在的问题，那就是电子回路很有可能被环境中的电子截断，尽管在缺乏电子的地方发生截断的可能性很小。

电子回路有点像小孩玩的击鼓传花，电子传递链里的分子或者带一个电子，或者什么都没有，就像游戏中围成一圈的小孩，在音乐停止时，手上要么有彩球，要么没有。

但是假设现在有一个捣蛋的老师手上拿了一堆彩球，不停地把球传给小孩。

到最后每个小孩手上都会有一只球，那就没有人可以把球传给下一个人，整个游戏就会在众人面面相觑的情况下停止。

光系统Ⅱ也会遇到类似的问题，会随着阳光一起出现，特别是在早期大气中还没有臭氧层时，紫外线更容易穿透海水。

紫外线不只会劈开水分子，也会把电子从溶在海水里的金属或矿物质中劈出，首当其冲的就是锰和铁。

于是造成和击鼓传花游戏一样的问题，环境中的电子嵌入了细菌的电子回路。

现代的海洋中铁和锰的浓度都不高，因为现在的海洋已经被完全氧化。

但是在古老的年代这两者含量都非常丰富。

以锰为例，现在它们以圆锥状的“锰结核”

形式广泛分布在海底，是金属慢慢在类似鲨鱼牙齿（鲨鱼牙齿是能承受海洋底部巨大压力的为数不多的生物物质之一）之类的物体周围，沉淀生长了数百万年之后的成果。

据估计现今广布在海底的富锰结核，总重可能有1万亿吨，这是个巨大但经济效益不高的矿藏。

经济价值比较高的锰矿，比如南非卡拉哈里锰场（这里有135亿吨），也是24亿年前从海里沉淀出来的。

也就是说，海洋曾经充满了锰。