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第三章 光合作用太阳的召唤（第4页）

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（PrimoLevi）在他1975年出版的著作《元素周期表》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。

如果有一天我们可以成功地模仿光合作用，仅用一些简单的催化剂，就能把氢分子从水分子中剥离出来，那就可以解决当前的能源危机了。

到那时只要燃烧氢气就能供应全球能量需求，而产生的唯一废弃物就是水，既不污染环境，也没有碳足迹，更不会造成全球变暖。

但是这可不是件简单的事，因为水分子的原子结合得非常紧密。

看看海洋就知道了，就算是最强的暴风吹袭、海水猛力拍打峭壁的力量，都无法把水分子敲碎，变成组成它的各种原子。

水可以说是地球上最独特却又最遥不可及的原料了。

现代水手也许会梦想用水和太阳来驱动他的船，那他应该问问看那些漂在海浪中的绿色浮渣们是如何办到的。

这些绿色浮渣，也就是现在的蓝细菌，它们的祖先和水手想着同样的问题，它们也成了地球上唯一有机会学会分离水分子的生命形态。

然而最奇怪的地方在于，蓝细菌要拆开水分子的原因和它们的亲戚把硫化氢或氧化铁拆开的原因相同，它们需要的仅仅是电子。

然而要寻找电子，水分子应该是最后才会考虑的选项才对。

光合作用的概念其实很简单，就是电子的问题。

在二氧化碳里面加入一些电子，再加入一些质子来平衡电性，会发生什么事？嘿！