细胞传记 第12章 是否该背负骂名?

作者:羽诩 分类:科幻 更新时间:2024-07-25 14:00:50
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自然而然,会使用光的细菌当初在海面上可谓如鱼得水,甚至一阵时间霸占整个海面,不过这章的故事重点不是它们的日常生活,而是讲述一场细菌界的悲剧。在讲述之前,请允许我交代清楚发生悲剧的必要条件。上一章我们说了强夺电子的一个可怕光系统,在专业术语上其实命名为了光系统Ⅱ。之所以说命名,我想你已经猜到了,不错还需要在介绍另外一个光系统,命名为光系统Ⅰ。上一章中细菌已经发现了光系统Ⅱ的许多缺点,不过在关键时刻可能会救细菌一命。但是,生命何其伟大,有了问题那就努力解决问题,毕竟这是生命存活的意义嘛!探索就好,无关生死。有些细菌显然知道光系统Ⅱ的缺陷,所以它没有打算将这个装备打造成强大的夺电子能力,反而将光系统改造成了推电子能力,一种极度厌恶电子的能力,它会将自身的电子强加给二氧化碳或者其他有机物,用来还原合成细胞所需要的碳源,这样的光系统就是光系统Ⅰ,不过它仍然需要保留相对微弱的夺电子能力作为电子供应。所以持有光系统Ⅰ可以剥夺一些非常容易贡献出电子的化合物,这些化合物包括有机物和某些无机物。然后利用光能将高能电子交给受电子体,然后受电子体用这些高能电子还原合成有机物。

我想光合作用最值得让人称道的地方是它相比其他能量来源来说,显得更直接、更容易以及更加可靠,并且还能合成重要的有机分子——糖。这也许就是为什么植物供养着地球几乎所有的生物。好了继续说我们的故事,拥有光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的细菌最终无疑成了蓝细菌的祖先。祖先露卡诞生前石细胞(露卡祖先)就有基因交流的好传统,现在也不例外,以后更不例外,这可是能成为自然宠儿的法宝。拥有光系统的这些细菌进行了无法避免的基因交流,从此产生了一位海洋霸主——蓝细菌。它同时拥有这两套系统。天哪,想象是一幅怎样的场景:光系统Ⅱ由于其强大的夺电子能力使得电子链常常由被阻塞的风险,多余的电子往往会被它轻易抓去,这是一个让人头疼的问题,但是现在光系统Ⅰ的出现让这样的情况有很大的缓解,它可是急需电子来和合成有机物。如此上一章的两个问题都解决了,一时光系统Ⅰ为光系统Ⅱ疏通电子,并伴随辅助蛋白和辅助色素缓解强烈阳光带来的伤害,并且光系统Ⅱ接受电子产生有机物,多么完美的过程,但是需要注意的是蓝细菌一定注意合理的调节,不然结果是想到可怕的,所谓得于斯,毁于斯。

由于光系统Ⅰ需求电子数目变多以及速度加快,促使光系统Ⅱ不得不掠取燃料中的电子,于是一次偶然的修饰,得到了一个放氧的复合物,它内部的锰钙氧簇可以从水分子中剥夺电子,从此蓝细菌便可以燃烧水,并吸收二氧化碳生产糖分子。至此蓝细菌的发家史已经讲述完毕,下来需要逐书它的罪恶了。

35亿年前,蓝细菌其实已经诞生了,那时的它们已经开始着力改善地球大气的环境,它将水利用光能快速裂解,释放大量的氧气(副产物),裂解后的氢被用于还原合成有机物,多出的电子用于合成ATP。此刻我们的重点是时候放在氧气上了。还记得我前面说过的战争嘛,此刻打响了,以蓝细菌为首的好氧细菌和以产甲烷菌为首厌氧细菌开始了长达10亿年的较量。但是由于火山运动逐渐安静以及蓝细菌和某些不光合但产氧的繁衍旺盛,注定了厌氧细菌时代的落幕。首先蓝细菌初始的繁衍逐渐中和大气中的甲烷,并且将岩石海洋还原性的化学物质都氧化饱和。在这个过程中,蓝细菌不断繁衍,几乎是在某一瞬间使得地球大气层充满氧气。但是在这过程中大量厌氧细菌生物死亡,甚至海底的祖先都岌岌可危,这是一次惨绝人寰的氧屠杀事件。你以为这样就是好氧细菌的天下了吗?别忘了,结果我们都是有目共睹的,这导致了24亿年开始的地球休伦冰期的开始。当然导致这样的结果不能全部怪在蓝细菌的头上,也有很多其他原因,不过蓝细菌负主要责任罢了。

火山运动减少,甲烷、氢气以及硫化氢气体大幅度供应减少,偶尔的几次板块运动使得大量有机碳质埋藏地下,使得使用氧气燃烧有机物的细菌食物碳源减少,呼吸产生的二氧化碳减少,不在消耗氧气。并且太空中的尘埃可能大面积反射了太阳光,造成太阳辐射强度减小,加上蓝细菌大量繁殖,使得大气二氧化碳合甲烷这些温室气体大量消失,最终地球温度逐渐下降,为地球披上了长达3亿年的大冰封时期。那时的地球称为雪球,由于雪冰的覆盖延绵,把本就能量不多的太阳光又反射回太空,如此的恶行循环也让所有的好氧细菌付出惨痛代价,其中厌氧细菌真的是惨不忍睹。所以休伦冰期是生命界和无机界的共同作用。蓝细菌面对自己惹得祸事,自己都没反应过来,氧毒真的可怕。不过事情既然发生了那就积极面对,蓝细菌产生一些防冻液防止自己的细胞质被冻结,从而进行微弱的光合作用。

如果你是细菌的话,你早就把蓝细菌定在细菌史上的耻辱柱上。不过,如果你是有氧呼吸的生物,请感谢它,是它提供了我们祖先原始真核细胞诞生的充分条件。并且为以后的有氧生物提供食物和氧气。如今有氧呼吸的多细胞生物为什么可以横行世界,那是因为有机物的有氧燃烧可以彻底燃烧营养物质,放出大量能量,将能量用到极致。那是发酵产生能量的好几个数量级,简直天差地别。所以如果换一种眼光去看生命的进化,也许每一次的生物大灭绝都是通往另一个生命繁荣的开始,甚至是产生智慧生命的机遇。

如果说非要让我说植物如何起源,那么我想蓝细菌的共生会和红细菌当初一样困难,所要面对的危险太多了,真的很难想象,不过幸好的是,那时原始真核细胞已经具备了简单的吞噬能力,并且由于线粒体的存在(酸池内化),可以大胆的丢弃了细胞壁,并且可以长得很大,所以这大大增加了内共生的机会。但是为什么选择蓝细菌去内化成叶绿体,而不是选择其他的光合细菌呢?我想答案特别简单。因为蓝细菌的供电子体是水分子,并不是有机物以及某些难找的无机化合物,你想想看,当时的地球,水分子怕是最充分的燃料吧,简直信手拈来,直接躺着就可以了,又不用抢夺宿主的有机物当供电子体,更不需要宿主去寻找个别奇奇怪怪无机物。其次受电子体也是天然的二氧化碳,可以为原始真核细胞提供充足的有机物质。妥妥的靠天吃饭呀!说实话我在想植物之所以扎在土里不想动物一样运动,就是“懒得”!因为毕竟有了线粒体和叶绿体,谁还去追逐抢夺食物,甚至某段时间,植物的祖先细胞可以蔑视一切地球的其他生物,我想这也是植物界当年快速繁衍起来的重要原因。

不过自然母亲是平等的,有了这个就必须失去那个,植物能量优待也要付出相当大的代价,不!这里说是责任更好。它们的能量和食物必须为其他生物分享贡献,并且毫无保留,因为其他生物为了食物不停运动奔波,而植物可以得到免费食物而不用劳苦奔波,那么就要站在原地等待被采食。这就是平衡,多么美妙的生物世界!

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