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这个矛盾就是，为什么大自然要从一个比较方便的电子供应者，换成另一个麻烦百出的电子供应者（也就是水分子）？更何况代谢水分子所产生的废物（氧气），对于那些生产它的细菌来说是有毒的，甚至会严重威胁到细菌的生命。
就算水的含量确实远远超过其他原料，大自然也不会考虑这点，因为我们说过，进化没有远见，同理，大自然也根本不会在乎产氧光合作用可以改变世界面貌这件事。
所以到底是哪一种环境压力或进化突变，造成了这种转变呢？
最简单的答案，也是每一本教科书里面都会提到的答案，就是原料用完了。
生命开始用水作为原料，因为没有其他更好的替代品，就好像人类在用完所有的化石燃料之后，也会开始用水做燃料。
然而这是不可能的，因为地质记录显示产氧光合作用出现得非常早，远远早于各种原料用罄之前，大概提早了十几亿年的时间。
很明显，那时候生命并没有被逼到墙角。
第二个答案则完美多了，其实一直藏在光合作用的机制里面，最近才被提出。
这个答案结合了偶然与必然的结果，并且展示出世界上最复杂迂回的电子捕获机制背后的简洁规则。
叶绿体是植物体内萃取电子的地方。
这是一个绿色的微小结构，广泛存在于各种树叶与绿草等植物细胞中，同时也让它们显得绿油油。
叶绿体之名来自让它变成绿色的色素，也就是叶绿素，叶绿素可以吸收太阳能进行光合作用。
叶绿体里面有一堆精致的薄膜所组成的扁平盘状系统，薄膜上布满了叶绿素。
这些盘状结构堆在一起，看起来就像科幻小说里外星人的加油站。
每个加油站之间有许多管子相连，它们从各种方向各种角度接进来，占满了整个空间。
在这些盘状结构里进行着伟大的工作，把电子从水中抓出来。
要把电子从水中抓出来并不容易，而植物也费了很大的劲来做这件事。
从分子的立场来看，执行光合作用的蛋白质和色素复合体非常巨大，简直抵得上一座小型城市。
大致来说它们形成了两个巨大的复合体，分别是光系统Ⅰ与光系统Ⅱ，每一个叶绿体里面都有数千个这样的复合体。
它们的工作就是撷取一道光，把它转换成为生命物质。
解开叶绿素的工作之谜花了我们将近100年的时间，有许多精巧无比的实验，很可惜这里没有足够的篇幅来谈论它们。
[3]这里仅着重讲述我们从光合作用里学到了什么，以及它们和大自然如何创造光合作用有什么关联。
光合作用的核心概念，或它的行动方针，就是所谓的“Z型反应”
，它让所有念生物化学的学生既佩服又恐惧。
才华横溢但个性羞怯的英国生化学家罗宾·希尔（RobinHill），在1960年率先提出了该反应机制，被他称为光合作用的“能量简历”
。
希尔因话少而知名，以至于当他的论文1960年在《自然》上发表时，同实验室的同事都还不清楚他在研究些什么。
事实上，Z型反应并不全是根据希尔自己的研究解开的，而是从一连串其他的实验观察结果中拼凑出来的，当然希尔自己的研究起了最重要的作用。
在这些实验中首先要注意的，就是热力学造成的有趣结果。
光合作用，顾名思义就是要合成东西，不只合成有机分子，同时还合成生命的“能量货币”
——ATP。
出乎意料的是，两者似乎有某种偶联关系，光合作用合成越多有机分子，也就产生越多的ATP，反之亦然（如果有机分子产量降低，ATP也会跟着减少）。
显然太阳慷慨地同时提供了两份午餐。
让人惊讶的是，希尔仅从这一现象就看透了光合作用的内部机制。
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