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第三章 光合作用太阳的召唤2（第1页）

第三章光合作用——太阳的召唤2

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“事实”

这两个字常会让生物学家感到胆怯，因为每个生物法则通常都有一大堆例外。

不过有件和光合作用有关的事情却十分确定，那就是事实上光合作用只进化了一次。

所有的藻类和植物体内都有光合作用的基地，也就是叶绿体。

它们无所不在，而且彼此都有亲戚关系，因此它们一定有不为人知的共同过去。

寻找叶绿体过去的线索，首先要看它们的大小和形状，叶绿体看起来就像小细菌住在一个较大的宿主细胞里一样（见图3.2）。

后来科学家又在所有叶绿体里面都找到了一个独立的环状DNA链，进一步确定了叶绿体的祖先应该是细菌。

每当叶绿体分裂的时候，这个环状DNA就会跟着复制，然后像细菌一样把它们传给下一代。

根据叶绿体DNA测序的数据结果，科学家不仅确定了它们与细菌的关系，更进一步找出和叶绿体最近的细菌亲戚，那就是蓝细菌。

最后，植物体内光合作用的Z型反应的那五个步骤，和蓝细菌的一模一样（不过蓝细菌的反应机构比较简单）。

总而言之，叶绿体过去一定是一种独立生活的蓝细菌。

图3.2　典型的甜菜叶绿体照片。

图中堆栈成一层一层的膜状构造，称为类囊体，光合作用就是在此把水分解，释放出氧气。

叶绿体长得像细菌并非偶然，它们确实曾经是独立生活的蓝细菌。

蓝细菌过去有个美名，叫作蓝绿藻，可惜这是错误的名称。

蓝细菌是现今唯一已知可以通过产氧光合作用把水分子拆开的细菌。

它的某些家族成员到底是何时开始住进较大的宿主细胞的，至今仍是个无解之谜，被埋藏在长远的地质时间里，但毫无疑问，一定超过10亿年了。

我们猜想或许是某一天，细菌被宿主细胞吞噬但没有被消化掉（这并不罕见），日后变成对宿主有用的小东西。

那些吞掉蓝细菌的宿主细胞，后来发展成为两个帝国，一个是植物，另一个是藻类。

如今它们的特征就是依赖阳光和水生存，而它们进行光合作用的工具也都来自过去本是客人的细菌。

所以寻找光合作用的起源，变成寻找蓝细菌的起源，寻找这个世上唯一可以打破水分子的细菌起源。

该问题至今仍是现代生物学里最具争议的一个问题，尚待解决。

科学家们为此争论不休，一直到世纪之交，大部分的科学家才终于被一位美国加州大学洛杉矶分校的古生物学家找到的重要证据说服。

他就是比尔·肖普夫，一位精神而好斗的古生物学家。

从20世纪80年代开始，肖普夫就找到了一些地球上最古老的化石开始研究，这些化石的历史大概有35亿年。

不过这个“化石”

有可能需要稍微讲清楚一点。

肖普夫所找到的化石，其实是岩石里的一连串细小空腔，看起来就像细菌一样，大小也差不多。

根据它们的细部结构，肖普夫认定这些化石是蓝细菌。

这些微体化石经常和类似叠层石的化石一起出现。

活着的叠层石是一层又一层“矿化”

的小空腔堆积物，有些可以长到一米左右。

它们由旺盛生长的细菌群落形成，这些细菌粘结矿物质形成一层层硬壳（见图3.3），最终让整个结构变成一块坚硬的石头，整片整片，非常漂亮。

由于现在正在生长的叠层石外层，往往长满了茂盛的蓝细菌，所以肖普夫宣称这些古老的结构就是早期出现蓝细菌的证据。