視黃醛 24億年前地球可能是紫色的,可后來地球為什么變綠了?
在地球上最為常見的植物顏色莫過于綠色,植物之所以是綠色的,是因為它們不吸收綠色光波。
牛頓使用三棱鏡實驗證明了太陽光是一種復(fù)合光,含有多種不同的色彩。
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而當太陽光照射到植物表面時,植物會吸收除了綠色之外的所有光波,唯獨將綠色光反射出去,所以只有綠色的光波能夠被反射到我們的眼睛中,因此我們看到的顏色就是綠色。
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然而美國馬里蘭大學(xué)的分子生物學(xué)教授注意到,太陽光中能量最強的部分在550納米左右,剛好位于黃綠色波段,然而植物的光吸收峰在465納米(紅光)和665納米(藍光)附近,避開了能量最強的綠色光。
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有些科學(xué)家認為,植物之所以不吸收太陽光中能量最強的綠色光,是因為綠色光能量較大,過多地吸收會導(dǎo)致植物被燒焦,類似于人體的曬傷。但也有一些科學(xué)家認為,事情沒那么簡單,植物之所以是綠色的,可能是在極力隱藏地球形成之初時的一段歷史。
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紫色地球假說在非洲塞內(nèi)加爾地區(qū),有一個聞名世界的粉紅色湖泊,又被人們稱之為“玫瑰湖泊”。該湖泊沒有和海洋相連接的內(nèi)陸湖,由于常年蒸發(fā),導(dǎo)致該湖泊中的鹽分比海水中要很多,鹽分達到了每公升350-380克,是一個結(jié)晶的鹽湖。
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玫瑰湖泊之所以呈現(xiàn)出粉紅色,甚至在一些月份還會呈現(xiàn)出紫紅色,是因為這里生活著一種古菌:鹽桿菌。鹽桿菌和我們常見的細菌并不是一家,而是一種古菌,它們也可以利用太陽光進行光合作用,不過它們用來光合作用的物質(zhì)并不是葉綠素,而是視黃醛。視黃醛的結(jié)構(gòu)分子簡單,而且可以吸收太陽光中能量最多的綠色光波,不吸收紅色光線和紫色光線,因此會將紅色以及紫色光波反射到我們的視線中,因此我們看到的就是紫紅色的湖泊。
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生物學(xué)家DasSarma認為,地球上第一批出現(xiàn)的光合作用生物可能并不使用葉綠體,而是使用視黃醛的物質(zhì)。這是因為視黃醛是一種非常古老的物質(zhì),而且結(jié)構(gòu)簡單,比葉綠體出現(xiàn)的時間更早。視黃醛的出現(xiàn)能夠讓單細胞生物離開海底熱泉口的限制(多說一句,現(xiàn)如今科學(xué)家認為生命起源地方位于海底熱泉口附近),它們能夠利用來源更廣的太陽能作為能量來源,并推動ATP的合成,所以最初的生命就這樣離開了海底熱泉口,并在海洋中發(fā)展壯大了起來。如果我們能夠穿越到35億~24億年前的地球,可能我們將會看到一個紫色地球。而這就是紫色地球假說。
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由于視黃醛作為先發(fā)者,占據(jù)了有利的位置,以至于當葉綠體出現(xiàn)之后,使用葉綠體作為光合作用的生命無法搶占有利的位置,只能利用視黃醛反射的除綠光以外的其他光子,就這樣,在演化之初以葉綠體為光合作用的物質(zhì)就拋棄了綠光,以至于當以視黃醛作為光合作用的古菌退出主流舞臺時,植物已經(jīng)適應(yīng)了吸收除綠色以外的光波,并且還生存地非常好,所以現(xiàn)如今的植物大多數(shù)都是綠色。【 視黃醛|24億年前地球可能是紫色的,可后來地球為什么變綠了?】
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紫色地球為什么成了綠色地球?紫色地球之所以變成綠色地球,其實和氧氣有關(guān)。我們知道,葉綠體在進行光合作用時能夠吸收二氧化碳和水,并釋放出氧氣。
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氧氣是一種非常活躍的氣體,它們很容易和其他物質(zhì)結(jié)合,比如:二氧化碳,氧化鐵,氧化鋁等。就這樣,當?shù)厍蛏系难鯕庠絹碓蕉鄷r,地球上幾乎所有的物質(zhì)都被氧化,所以空氣中開始出現(xiàn)了氧氣。
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我們前面說了,氧氣是一種非常活躍的氣體,它們能夠氧化有機物,而早期的生物幾乎都是厭氧菌,無法在氧氣環(huán)境中生存,所以這些微生物紛紛滅絕。和每次生物大滅絕一樣,氧氣的出現(xiàn)不僅摧毀了地球生物鏈,還重塑了地球生態(tài)鏈。盡管氧氣幾乎摧毀了地球一切生命,但仍有極少數(shù)個體適應(yīng)了有氧環(huán)境,并成為大氧化事件后的贏家,而它就是使用葉綠體作為光合作用的生物,而使用視黃醛的生物個體則退出了主流歷史舞臺,如今只能在極少數(shù)環(huán)境惡劣的地方才能夠見到它們的身影。
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