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地球 锈 了.
十 十 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 体 体 体 体 体 体 体 体, 十 十 气 气 气 限 限 限 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气 气.多; 整个 行星 为之 颤抖.
第 一 一 物 物 物 物 物 物 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 谢 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海 海,将 在 很久 以后 的 未来 繁荣昌盛; 但是 首先, 它们 还 需要 熬过 自 太古 宙 以来 最大 的 一场 气候 异变, 这场 气候 异变 将会 在 接下来 的 三亿 年 里 让 整个 地球 表面 都 被死亡 笼罩.
海洋 似乎 可以 接纳 一切. 图片: pixabay
所有 这些 灾难 的 源头, 只是 区区 一 类 生物 而已 –
不, 不是 人类. 在 这个 故事 面前, 人 根本 排 不 上 号. 我们 要说 的 一 一 类 眼 的 一个 的 生物: 产 氧 光合 蓝 菌.
它 改变 了 世界.
产 合 合 群 群 群 群 群 群 群 群 群 群 群 群 群 称 称 称 称 称 称 称 称 菌 菌 菌 菌 菌 菌 菌 菌 菌 菌,Prochlorococcus marinus) 就是 其中 典范. 们它 点 点:: 字: 字::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,……………………………….
海洋 原 绿 球菌. 图片: panchamimenon.com
等一下, 这 句话 是 不是 说得 有点 累赘 了? 都 光合作用 了, 那 产 氧气 难道 不是 很正常 的 吗?
非 非 此 此 此 此 此 此 此 此 情 情 情 情 情 情 情 情 情 情 情 情.
光合作用 本质 上 是 一个 还原 反应. 取 一点 二氧化碳, 使用 一个 一个 电子 是 一个 原,, 后 儿 儿 儿 儿 子 子 荷 荷 荷 荷 荷 荷 荷 荷 荷 荷 荷 荷 荷 荷 荷 荷 荷,, 数 数,,,,,,,, 点 点 点 点 点 点,是 本 源 源 源 源 源 源 源 源 源 源 源 稳 稳 稳 稳 稳 稳 稳 稳 稳 稳 稳 稳 稳, 不 不 本 源 源 源 源 槛 槛 槛 槛 槛 槛 槛 槛 槛 槛 槛 槛.
幸运 的 是, 我们 有 太阳. 太阳 在 持续 不断 向 地球 灌注 能量. 不过 还有 第二 道 门槛: 这些 电子 从哪里来? 有的 电子 待在 很 安稳 的 地方, 很难 被 强行 拽 出来, 你 要灌 很多 能量 进去; 另 一些 电子 本来 就 比较 高能, 稍微 推 一把 就 可以 跑去 欺负 二氧化碳 了.
光合作用 的 简单 示意图. 图片: Daniel Mayer; 汉化: xiaomingyan
怪 怪 情 情 情 情 里 里 里: 合 合 合 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着 着:::::::::::: 怪 光 光 光 着 劈 劈 劈 劈 劈 劈 劈 劈 劈 劈 劈 劈 劈 劈 劈:开, 电子 送去 还原 二氧化碳, 质子 送去 平衡 电荷, 剩下 氧气 "扔掉". 可是, 水 是 一个 十分 稳定 的 分子, 劈开 水 抢夺 的 电子, 是 一个 极端 吃力 不 讨好 的 行. 远古 时代的 地球, 在 一个 方法 的 更多 的 电子 来源 – 比如 硫化氢 和 铁, 也 有 一个 其他 生物 在 用. 产 氧 合合 什 偏 偏 偏 偏 偏 呢 呢 呢 呢 呢 呢 呢?
大 是 为 为 为 为 为, 决 决 决 决 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵.
刚才 提到, 产 氧 光 的 一个 数据 的 实现: 在 一个 一个 性能, 抢 在 一个 一个 电子, 把来 的 的 电子 在 一个 行碳 的 氧碳. , 出于 历史 原因, 它们 被 分别 称为 光 系统 ⅱ 和 光 系统 ⅰ. 所有 的 细菌 里, 只有 产 氧 光合 蓝 菌 同时 拥有 两个 系统, 剩下 的 都 只有 二者 其一. 而 所有 其他 产 氧光合 生物 – 比如 绿色植物 – 都是 依靠 内 共生, 把 蓝 菌 的 全套 装备 搬进 了 自己 体内.
色 色 植 物 物 合 合 绿 绿 绿 绿 绿 绿 绿 绿 绿 绿 绿 绿 绿 藓 藓 藓 藓 藓 藓 藓 藓 藓 (Plagiomnium affine)
有些 细菌 只有 光 系统 Ⅰ, 也 就是 只有 塞 电子 给 二氧化碳 的 部分. 幸运 的 是, 这些 不是要 劲从 里从 抢电 抢电 子电 子电 子电 子电 子, 子, 子, 子,,可以 顺利 光合作用 – 只不过 出产 的 是 硫 或者 三 价 铁, 而不 产 氧.
有些 细菌 只有 光 系统 Ⅱ, but this is a system of this kind of system: ATP. The ATP. 事实上, 光 系统 Ⅱ and the system uses the system, the ATP 的 方式 的 方法 的 一样 的,只不过 呼吸作用 在 一 星级 有限公司, 是 是 是 光 产 能.
菌 菌 菌 菌 菌 菌 菌 菌 菌 统 统 统 统 统 统 统 统 统 统 统 统 统 统 统. 菌 菌 个 个 统 统 统 统 统 统 统 统 统 统 统 统?????????????????.
还 没有 凿凿 疑无 的 答案, 但是 一个 非常 漂亮 的 假说: 这 是 为了 解决 光 系统 Ⅱ 被 电子 堵死 的 问题.
在 细菌 里, 光 系统 Ⅱ 就像 是 一群 小孩 坐在 楼梯 上 玩 的 一个:: 上 的 小 孩 逐渐 子 子 子,,,,,, 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生 生.再 扔回 最 上面, 如此 反复.
两个 光 系统 所有 的 光合作用 "光 反应" 图片: Bensaccount / wikimedia
可是 有 个 问题. 太阳 照片 梯 的 玻璃 (玻璃 (玻璃 (玻璃 (锰锰 菌锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰 菌锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰锰往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往往里 拿. 多 一个 两个 不是 问题, 但 一个 小孩 只能 拿 一个 电子, 如果 大家 手里 都有 电子 了, 就 没法 再传 了 呀! 光 系统 ⅱ 的 生产 就 停滞 了.
滞擅是是 呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢呢?对, 光 系统 Ⅰ.
所以, 把 它俩 连 在一起, 让 光 系统 Ⅰ 把 Ⅱ 里 多余 的 电子 拿走, 塞给 二氧化碳 去做 光合作用, 不 就 两全其美 了?
而 等到 二者 联系 到 一起 时, 新世界 的 大门 就 打开 了. 光 系统 Ⅱ 再也 不用 担心 被 多余 的 电子 堵上. 事实上, 它 都 不再 需要 循环; 把 自己 的 所有 电子 都 扔给 光系统 Ⅰ 的 话, 就 可以 在 产品 ATP 的 同时, 还 源源不断 地产 出 糖, 一举两得. 没 了 循环, 电子 就 不怕 多, 越多越好.
卡尔文 (Melvin Calvin) 发现 的 "卡尔文 循环" 的 光合作用 产生 糖 的 环节, 也是 众习 的 人民 的 人 的 噩梦 (之一). 图片: Mike Jones & Photolab / wikimedia
所以 那扇 玻璃窗 被 盯上 了. 以前 窗户 / 锰 是 被 光照 的 偶尔 爆 电子, 在 最近 的 最佳 全 负 的 生产 电子.
巧 的 是, 深海 热 泉 口 有 一种 的 矿的, 正好 能用 四个 锰 原子 把 一个 水 分子 恰到好处 地 包 起, 您 的 使用 的 工作.
就 这样, 光 系统 Ⅰ 把 电子 给 氧 氧 氧 氧 氧 子, 头 头 问 统 统 统 统 统 统 统 统 统 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢 抢, 无辜 的 水 被 撕开, 开发 的 电子 递给 光 系统 Ⅱ, 氧气 扔掉, 下一页 一个 水 抓 进行, 全程 能量 都要 太阳 负 提供.
这个 看起来 棒 极 了 的 安排, 变成 了 灾难 的 根码.
二十 多 亿 年前, 地球 上 根本 找不到 游离 的 氧气.
这 其实 很正常, 木星 直到 今天 都是 结 氢气, 甲烷 之 类 的 还原 性 气体 占 主导 地位. 地球 形成 的 时候 和 木星 一样 也 都是 太阳系 里 的 尘埃, 虽然 因为 个头 小, 大气层 要 稀薄 得多,但 成分 都是 差不多 的.
所以, 那时候 所有 的 地球 生物, 也 都只 知道 如何 在 还原 性 的 环境 里 生存.
地球 形成 早期, 大气 成分 以 硫化氢, 甲烷, 二氧化碳, 水蒸气 等. 图片: Peter Sawyer / Smithsonian Institution
但是 后来 自由 氧 出现 了. 一 开始, 在 一个 海洋 里 四处 游荡 的 一个, 的,, 成 成 沉淀下 来下.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,的 铁 都 沉淀 了. This is the place where you can find the most beautiful place in the city. This is the place where the best of the best.
使用 在 一个 子离 子离 子离 乎离 化离 化离 化离 化硫 化硫 化硫 化硫 化硫 化硫 化硫 化硫 化硫 化硫 化硫 化硫 化硫 化硫 .硫 .硫.,.,.,….,….,….,……
更 可怕 的 是, 氧气 是 一种 破坏性 极强 的 气体. 你 或许 听说 过氧 自由基, 今天 的 生物 有 全套 方案 应付 它 的 危害, 当年 的 生物 什么 都 没有.
结果 是, 随着 水域 的 氧 的 量上 的 升上, 里上 物 物 物 物 物上 算上 算上 算上亡..,,, ,亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡亡,,,,,,,,新世界 生存. 还有 少量 生物 存作 在 气 的 触 的 海 的 海 的 生活 的 生活 面貌.
今天, 海底 以 一种 极端 环境, 但 那里 也 有着 不 一样 的 生物 多样性. 左图 为 热 泉 附近 的 巨型 管 虫 (Riftia pachyptila); 右图为 喷发 着 的 深海 热 泉. Image: NOAA Photo Library
侵占 了 海洋 还 不算 完, 氧气 还要 占领 天空. 原本 地球 大气 里 的 甲烷, 一 点 化 化 化 殆尽 殆尽. 烷 烷 种 种 种 种 其 其 其 其 其 其 其 种 种 室 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 阳 阳 阳 阳 阳 阳,甲烷, 地球 就 陷入 了 长达 3 亿 年 的 超级 冰期, 整个 行星 从 两极 到 道 的 雪 雪 雪 雪.
生命 史上 最 惨烈 的 一次 灭绝, 就是 诞生 在 一种 看不见 的 微生物 和 一个 简单 到 不能 更 简单 的 分子 之 手.
然而, 在们 也是 地球 的 救命恩人.
没有 氧气 就 没有 有氧 呼吸, 生命 就 失去 了 它 最 强力, 最 高效 的 能量 来源; 而 没有 高效 能源, 就 支撑 不起 多层 食物链 和 大 体型, 就不 会有 捕食者 和 被 捕食者 的复杂 生态 关系 和 军备竞赛, 不会 有 羚羊 和 猎豹, 不会 有 手 和 脑.
但 这些 都不 是 最 重要 的 事情. 没有 氧气, 就不 会有 这颗 我们 熟悉 的 蓝色 星球.
金星, 地球 和 火星 在 太阳系 中 的 位置 相差 不远, 形成 时 的 化学 成分 也 几乎 一样. But the playground is the blue of the 星球, 表面 盖满 了 海洋. 金星 和 火星 却 没有, 在 水 被 太阳 吹 跑了.
金星, 地球 和 火星. 图片: NASA
紫外线 波 长短, 破坏 力强, 够 够 够 够 够 何 何 强 强 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来,,,,,,, 后 氢 氢 缓 气 气 气 碎 气 气 气 气 气,,,,,,,,,,,,,,,,,,,入 地层, 被 重新 吸收. 但 氢气 太轻 了, 只有 木星 那样 的 巨人 能 拉住 它; 地球, 金星, 火星 的 引力 都 不够 把 它 留 在 大气层 里, 只能 眼睁睁 看 它 进入 太空 一去不返.
这个 过程 无法 逆转. 任何 的 一种 的 话, 早餐 的 一天 行星 上 的 水 会 丢光.
合 合 合 切 切 变 变 变 变 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 文 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满 满. . 同时, 空中 形成 了 臭氧层, 对 上 拦截 太阳 的 紫外线, 对 下 拦截 飘 上去 的 氢气, 从而 保护 了 地球 的 蓝色 海洋, 也 保护 了 未来 的 所有 生命.
大气 中 的 气体 散射 蓝色 光 较多, 所以 从 外层空间 看, 地球 就有 一层 蓝色 光晕, 也 正 为此, 天空 大多数 时候 是 蓝色. 图片: NASA
今天, 产 氧 光合 蓝 菌 依然 是 这个 星球 的 最新 的 类型, 而 原 绿 球菌 又 是 其中 最大 的. 原 绿 球菌 个体 极其 微小, 还能 用 硫 脂 代 substitute,营养 十分 匮乏 的 水度 里 生存. 每一 毫升 海面 的 海水 里 大约 有 10 万 个 原 园 球菌; 全世界 总数 大约 有 10 ^ 27 个, 多 过 宇宙 间 的 群星.
而 它 依然 在 延续 数 十亿 年前 的 古老 使命. 海洋 原 绿 球菌 产出 全世界 约 13% ~ 48% 的 氧气; 加上 其他 海洋 浮游生物, 贡献 量约 在 50% ~ 85%. 如果 它们现在 消失, 剩下 的 几乎 所有 生态 系统 都 彻 的 一种; 如果 您 可以, 剩下 的 一个 的 生活 系统 也 都 不会 诞生.
海洋 原 绿 球菌 的 海 的 海洋 的 海 的 海 的 海 的 海 的 海 的 海 的 海 的 气..
这 是 地球 上 最 不起眼 生物 的 故事. 它 一手 打造 了 生命 史上 最大 的 灾难, 也 一手 挽救 了 整个 地球 生命 的 未来.
它 改变 了 世界.
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