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在地球上最為常見的植物顏色莫過於綠色,植物之所以是綠色的,是因為它們不吸收綠色光波。

牛頓使用三稜鏡實驗證明了太陽光是一種複合光,含有多種不同的色彩。

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。

然而美國馬里蘭大學的分子生物學教授注意到,太陽光中能量最強的部分在550奈米左右,剛好位於黃綠色波段,然而植物的光吸收峰在465奈米(紅光)和665奈米(藍光)附近,避開了能量最強的綠色光。

有些科學家認為,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,過多地吸收會導致植物被燒焦,類似於人體的曬傷。但也有一些科學家認為,事情沒那麼簡單,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。

紫色地球假說

在非洲塞內加爾地區,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線的內陸湖,由於常年蒸發,導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,是一個結晶的鹽湖。

玫瑰湖泊之所以呈現出粉紅色,甚至在一些月份還會呈現出紫紅色,是因為這裡生活著一種古菌:鹽桿菌。

鹽桿菌和我們常見的細菌並不是一家,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並不是葉綠素,而是視黃醛。視黃醛的結構分子簡單,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。

生物學家DasSarma認為,地球上第一批出現的光合作用生物可能並不使用葉綠體,而是使用視黃醛的物質。這是因為視黃醛是一種非常古老的物質,而且結構簡單,比葉綠體出現的時間更早。

視黃醛的出現能夠讓單細胞生物離開海底熱泉口的限制(多說一句,現如今科學家認為生命起源地方位於海底熱泉口附近),它們能夠利用來源更廣的太陽能作為能量來源,並推動ATP的合成,所以最初的生命就這樣離開了海底熱泉口,並在海洋中發展壯大了起來。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。

由於視黃醛作為先發者,佔據了有利的位置,以至於當葉綠體出現之後,使用葉綠體作為光合作用的生命無法搶佔有利的位置,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就拋棄了綠光,以至於當以視黃醛作為光合作用的古菌退出主流舞臺時,植物已經適應了吸收除綠色以外的光波,並且還生存地非常好,所以現如今的植物大多數都是綠色。

紫色地球為什麼成了綠色地球?

紫色地球之所以變成綠色地球,其實和氧氣有關。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,並釋放出氧氣。

氧氣是一種非常活躍的氣體,它們很容易和其他物質結合,比如:二氧化碳,氧化鐵,氧化鋁等。就這樣,當地球上的氧氣越來越多時,地球上幾乎所有的物質都被氧化,所以空氣中開始出現了氧氣。

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,氧氣的出現不僅摧毀了地球生物鏈,還重塑了地球生態鏈。

儘管氧氣幾乎摧毀了地球一切生命,但仍有極少數個體適應了有氧環境,併成為大氧化事件後的贏家,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,如今只能在極少數環境惡劣的地方才能夠見到它們的身影。

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