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第三章 光合作用太阳的召唤2(第7页)

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他认为既然光系统Ⅱ被电子堵塞,而光系统Ⅰ却因为缺少电子而在旁边怠工,那么细菌所要做的只是把那个禁止两个系统同时启动的开关关掉,不管是从生理上改变,还是需要基因突变。

接下来会发生什么?电子会从被氧化的锰原子那里送给光系统Ⅱ。

这个“守财奴式”

叶绿素因为吸收了一些光而把电子激发到高能级,此后电子通过一连串传递链释放出能量,用来合成ATP。

接着它们会走上一条岔路,不再回到日渐堵塞的光系统Ⅱ,反而被饥渴而寻找新电子的光系统Ⅰ吸收。

当这个“街头混混式”

叶绿素吸收了一些光能后,电子会再度被激发而升到高能级,最终它们被传给二氧化碳,用来合成新的有机物质。

听起来很熟悉?其实我只是重述了一遍Z型反应而已。

只要一个简单的突变就可以把两个光系统连在一起,让电子可以利用锰原子进入Z型反应最终传给二氧化碳去合成糖。

霎时一切变得如此明显,简单的突变注定会导致之前那些极度复杂难解的过程。

逻辑上无懈可击,所有分子本来就在使命不同的系统中。

这样的环境压力也十分合理。

还从来没有这么小的突变能造成整个世界的巨变!

为了欣赏刚浮现出的巨幅全像,我们有必要快速回顾一下。

在盘古之初本来只有一个简单的光系统,很可能只会利用太阳能来获取硫化氢的电子,再把电子推给二氧化碳去制造糖。

不知何时,或许是在一个蓝细菌祖先体内,光系统基因变成了两份,这两个光系统在不同的需求下分家了。

[9]光系统Ⅰ继续执行它原本的工作,而光系统Ⅱ则渐渐走向专门利用光产生电子回路来制造ATP。

这两个光系统依照环境需求,轮流上岗,从来不会同时开启。

随着时间的推移,光系统Ⅱ开始出毛病,由于循环电子回路天生的缺陷,环境中任何多出来的电子都会截断这一循环。

因为细菌利用锰原子来保护自己不被紫外线辐射伤害,所以电子很有可能因为锰原子的关系缓慢而持续地加入循环。

其中一个解决方法就是关掉转换系统,让两个光系统同时运作。

从此电子就可以从锰原子出发经过两套光系统传给二氧化碳。

电子中间所通过的曲折路径,每一处小细节,都昭示了将来成为Z型反应的可能。

现在还差一小步就要完成产氧光合作用了。

我们从锰而非水分子中获取电子,最后这个改变是怎么发生的?答案十分惊人,那就是什么都不必改。

放氧复合体,可以说是一个水分子胡桃钳,刚好可以钳住水分子,使电子一个个被夹出来。

当电子都夹完了,那无用的废弃物“氧气”

就飘入我们的世界。

这个复合体是光系统Ⅱ构造的一部分,不过是靠外的一部分,它面向外面,给人一种后来才镶上去的感觉。

它的体积之小、结构之简单让人惊讶,总共也就是只有四个锰原子和一个钙原子,被几个氧原子晶格连起来而已。

从好几年前开始,那位活跃的地质化学家罗素(我们在第一和第二章介绍过他)就认为这个复合体的结构,像极了一些在海底热泉的矿物质,比如说锰钡矿或钙锰石。

然而在2006年以前,我们都无法知道这个锰原子簇的原子构造,而罗素的观点也因此如旷野风声般被忽略。

现在我们知道纵然罗素的观点不全对,但是他的大方向绝对是正确的。

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