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第三章 光合作用太阳的召唤(第8页)

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不过这个分子也不想要电子,它叫作NADPH[6],可以算是叶绿素集团的共犯,NADPH最终会把电子硬塞给二氧化碳。

这就是为什么在光合作用里面要有两个光系统,而且一点都不稀奇,它们一个拉一个推。

然而现在真正的问题来了,这种环环相扣的复杂系统是如何出现的?在这个系统里面其实有五个部分:第一个部分叫作“放氧复合体”

,它有点像一个分子胡桃钳,可以把水分子固定住,然后把电子一个一个夹出来,最后把氧气像废料般丢出去。

下一步是光系统Ⅱ(你也许会有点疑惑,这两套光系统并不照数字顺序运作,因为是根据它们的发现顺序命的名),当它被阳光活化之后就变身为分子版的海德先生,一把揪出放氧复合体的电子。

然后是一连串的电子传递链,很多分子会把电子像橄榄球一样一个丢给一个。

一系列的电子传递链用逐渐降能的方式,把电子的能量释放出来,去组成一个ATP,然后当电子降到最低能时刚好来到光系统Ⅰ。

此时另一道光再把电子推到高能级,并送给NADPH保管。

如前所述,NADPH是很强的推电子者,它一点都不想留住电子。

最终电子来到一群分子机器中,激活的二氧化碳正在里面等待接受它变成糖。

最后光系统Ⅰ所生产的分子小混混,完成了把二氧化碳转变成糖的过程。

整个过程利用的是化学能而非光能,因此也被称为暗反应,这是列维犯错的地方。

这五个步骤协同作用把电子从水分子中取出,推给二氧化碳去合成糖。

看起来整个夹碎胡桃的过程实在是太复杂了,不过要夹碎这颗很特别的胡桃,似乎也只有这个办法。

而在进化上最大的问题则是,这些环环相扣的反应是如何出现的?又如何照固定顺序(很可能是唯一可行的排列法)排在一起,让产氧光合作用可以动起来?

“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 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。

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