
一位科學家聲稱,地球上最早的生命可能和今天的綠色一樣紫色。
古老的微生物可能已經使用了除葉綠素以外的分子來利用太陽的光線,從而使生物體具有紫色的色調。
葉綠素是植物的主要光合色素,主要吸收來自太陽的藍色和紅色波長,並反射綠色,正是這種反射的光賦予了植物葉的顏色。這一事實使某些生物學家感到困惑,因為太陽在可見光譜的綠色部分中傳遞了大部分能量。
“為什麼葉綠素會在能量最多的區域中浸泡?”馬里蘭大學的微生物遺傳學家Shil Dassarma說。
畢竟,進化已經調整了人眼對綠燈最敏感(這就是為什麼夜視護目鏡的圖像是綠色的原因)。那為什麼光合作用不以同樣的方式進行微調?
可能的答案
Dassarma認為這是因為葉綠素是在地球早期已經存在的另一個稱為視網膜的光敏分子之後出現的。今天的視網膜在梅花微生物的梅色膜中發現,稱為鹽桿菌,吸收綠光並反射後期紅色和紫羅蘭光,其組合看起來紫色。
使用視網膜來利用太陽能量的原始微生物可能占主導早期地球達薩爾馬說,因此,在地球上的一些生物熱點上染上了獨特的紫色。
Dassarma說,作為後來的人,使用葉綠素的微生物無法直接與使用視網膜的微生物競爭,但是它們通過發展了吸收視網膜非常波長的能力而得以倖存。
馬里蘭州太空望遠鏡科學學院(STSCI)的天文學家威廉·斯帕克斯(William Sparks)說:“葉綠素被迫利用藍光和紅燈,因為所有含紫色的綠燈都被紫色的生物所吸收。”
葉綠素效率更高
研究人員推測,基於視網膜和視網膜的生物共存了一段時間。達薩瑪告訴生活學。
但是,一段時間後,研究人員說,平衡傾向於葉綠素,因為它比視網膜更有效。
Sparks解釋說:“葉綠素可能不會採樣太陽光譜的峰值,但可以更好地利用它吸收的光。”
達薩瑪(Dassarma)承認,他的想法目前只不過是猜測,但說它們符合科學家對視網膜和早期地球的了解。
例如,視網膜的結構比葉綠素更簡單,在早期地球的低氧環境,達薩瑪說。
同樣,製作視網膜的過程與脂肪酸非常相似,脂肪酸是許多科學家認為這是細胞發展的關鍵因素之一。
達薩瑪說:“在最早的細胞中形成膜可能需要脂肪酸。”
最後,當今使用視網膜的微生物鹽酸鹽根本不是細菌。它屬於一組稱為古細菌的生物,其譜系延伸到地球具有氧氣氣氛之前的時代。
達薩瑪說,這些不同的證據共同表明,視網膜比葉綠素早。
該團隊在今年早些時候在美國天文學會(AAS)年度會議上提出了所謂的“紫色地球”假設,並在該雜誌的最新一期中詳細介紹美國科學家。該團隊還計劃在今年晚些時候將工作提交給同行評審的科學雜誌。
需要注意
大衛·德·馬萊斯(David Des Marais),地球化學家NASA加利福尼亞州的AMES研究中心稱紫色地球假設為“有趣”,但警告不要進行太多的觀察。
沒有參與這項研究的Des Marais說:“我對看誰使用哪些波長並得出結論3到40億年前的結論,我有點謹慎。”
戴斯·馬萊(Des Marais)說,葉綠素為什麼不吸收綠光的原因是,這樣做實際上可能會損害植物。
德·馬萊斯(Des Marais)在電話採訪中說:“這種能量尖叫著。這是一把兩刃劍。” “是的,您會從中獲得能量,但這就像人們得到100%的氧氣並被中毒。您可能會得到太多的好東西。”
戴斯·馬萊(Des Marais)指向藍細菌光合作用微生物擁有古老的歷史,它生活在海面下方,以避免陽光的全部首當其衝。
Des Marais說:“我們看到了許多適應性的證據,以使光水平有所下降。” “我不知道不在太陽譜的頂峰時期有進化的弊端。”
對天文學的影響
如果未來的研究驗證了紫色地球假說,那將對科學家產生影響尋找生活研究人員說,關於遙遠的世界。
達薩瑪(Dassarma)的同事尼爾·里德(Neil Reid)也是STSCI說:“我們應該確保我們不要鎖定完全集中在地球上看到的想法。”
例如,一個在天體生物學方面具有特殊興趣的生物標誌物是地球上植物產生的“紅色邊緣”。陸生植被吸收可見光譜中的大多數但不是全部的紅光。許多科學家建議使用一小部分反射紅光作為其他行星生命的指標。
達薩瑪說:“我認為,當大多數人考慮遙感時,他們就專注於基於葉綠素的生活。” “可能是一個更突出的人,但是如果您碰巧看到一個在進化的早期階段的星球,而您正在尋找葉綠素,那麼您可能會錯過它,因為您正在尋找錯誤的波長。”