江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

光合作用|砷不仅是毒药，还是光合作用的重要原料，没有它就没有生命

地球形成之初 ， 内部仍是一片混沌 ， 并不是现在这般欣欣向荣的景象 。 根据地质年龄的测算 ，地球已经45.5亿年了 ， 而在地球形成后10亿年 ， 也就是距今35亿年前 ， 地球上的原始生命就诞生了 。 然而 ， 地球上的氧气应该是在24.5亿年前首次汇入到大气层中的 ， 尽管很多科学研究发现那时候的海洋已经存在了大量的氧气 。
光合作用|砷不仅是毒药，还是光合作用的重要原料，没有它就没有生命
本文图片

那么 ， 在氧气出现之前 ， 地球的原始生命依靠什么物质获取能量呢？
首先 ， 我们来了解一个概念 ， 叫叠层石 。
叠层石
叠层石是由地球早期的原核生物所构造的有机沉积结构 ， 是藻类在生命活动中 ， 和海水中的化学物质共同沉淀而形成的一种化石 。 由于沉淀的速度不同 ， 叠层石的构造非常之特别 ， 有很多不同的形状 ， 包括纹层状、球状和枝状 。
光合作用|砷不仅是毒药，还是光合作用的重要原料，没有它就没有生命
本文图片

而形成叠层石的这些微生物群落就叫做微生物席 ， 这是地球上最古老和原始的微生物了 。
微生物席
科学家在南美洲的西海岸发现了一个巨大的“微生物席” ， 面积有希腊那么大 ， 在古老的条件下 ， 这些微生物基本上都是在含氧量极低或者无氧的区域发现的 。 这些微生物能够在无氧的环境下分解有机物 ， 而且以有毒的硫化氢为食 。
光合作用|砷不仅是毒药，还是光合作用的重要原料，没有它就没有生命
本文图片

在没有氧气的时候 ， 这些微生物究竟是如何制造能量的呢？一直以来 ， 科学家都认为铁、硫、氢等元素很有可能是氧的替代品 ， 但是通过对更多的盐湖进行研究 ， 他们发现 ， 砷可能为古老生物的存在提供了动力 。
光合作用|砷不仅是毒药，还是光合作用的重要原料，没有它就没有生命
本文图片

砷和光合作用
澳大利亚西部一片叫Tumbiana组的叠层石给科学家提供了一种新思路 ， 他们发现对于寒武纪时期的生物来说 ， 捕捉光和砷能够有效地进行光合作用 。
光合作用|砷不仅是毒药，还是光合作用的重要原料，没有它就没有生命
本文图片

2019年 ， 研究人员也发现了一种叫Ectothiorhodospira sp.的紫色硫细菌 ， 这种生物生活在富含砷的湖泊当中 ， 通过氧化化合物亚砷酸盐来进行光合作用 ， 也就是说这种微生物依靠砷而存活 。
【光合作用|砷不仅是毒药，还是光合作用的重要原料，没有它就没有生命】光合作用|砷不仅是毒药，还是光合作用的重要原料，没有它就没有生命
本文图片

同样 ， 在智利的阿塔卡马沙漠 ， 一个叫拉布拉瓦拉的地方 ， 科学家研究当地无氧盐湖中的光合微生物 。 科学家发现拉布拉瓦拉的生命形式和上面提到的紫色硫细菌非常相似 ， 因此它们的微生物席周围的水也大量富含硫化氢和砷 ， 但是它们是否能够代谢亚砷酸盐则需要更深入的研究 。
光合作用|砷不仅是毒药，还是光合作用的重要原料，没有它就没有生命
本文图片

不过 ， 目前通过基因研究 ， 拉布拉瓦拉的微生物拥有代谢砷和硫的能力 ， 而且砷酸盐减少似乎比减少硫酸盐更有效 。 尽管如此 ， 硫和砷都很有可能是生命存在的重要元素 。
研究原始生命到底有什么意义
这些生命已经距今35亿年 ， 为什么科学家还要一直研究它们？它们存在的方式真的很重要吗？
是的 ， 很重要 。
我们很多人认为 ， 氧气是生命存在的必要条件 ， 如果没有氧气的话就没有生命 ， 然而事实是如此吗？在距今25~35亿年前 ， 曾经有一段时间地球的大气中氧气还未形成 ， 说明生物用了其它的元素来提供能量 ， 也就是说明氧气对于生命而言并非是必须的 。
光合作用|砷不仅是毒药，还是光合作用的重要原料，没有它就没有生命
本文图片

我们的想象力被禁锢了 。 当我们在太空寻找生命的时候 ， 我们会先入为主地认为没有氧气生命就不可能存在 ， 没有水生命就不可能存在 ， 然而真的是这样吗？
地球早期的原始生命可以通过砷和光来进行光合作用 ， 那么外星的生命是否也可以是如此呢？我们在探索外星的时候是不是应该假设更大胆一些 ， 想法更开放一些？
小结：
地球形成于45.5亿年前 ， 生命形成于35亿年前 ， 氧气形成于25亿年前 ， 说明原始生命度过了10亿年的无氧生活 。 然而 ， 没有氧气它们是如何呼吸或者如何进行光合作用的呢？
科学家认为它们可能是通过捕捉光和砷来进行光合作用 ， 从而维持了早期的能量来源 。 这也说明 ， 对于生命来说 ， 氧气并非是必须的 ， 当我们在探索太空生命的时候 ， 我们的想法应该更加开放 ， 更具有想象力 ， 不能被现有的地球环境禁锢 。
关注麦克斯韦妖妖灵 ， 带你了解最新最有趣的科学动态 。


    推荐阅读


    上一篇：|告诉你真实的5G发展真相！

    下一篇：天狼星人|一文看懂天狼星人的那些事