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这个原子簇的构造,如同伯克利的维塔尔·亚钱德拉团队解析出来的一般,确实和罗素所说的矿物质构造极为相似(见图3.4)。
图3.4 古老的氧气释出蛋白复合体的矿物中心结构,由X射线结晶体学解析出:带四个锰原子的核心(标示为A到D)被几个氧原子织在一起,旁边还有一个钙原子。
最早的放氧复合体是否仅是一小团矿物镶在光系统Ⅱ里,我们无法确定。
或许这些锰原子在被紫外线氧化的过程中,与氧原子晶格结合,最后就地生成了细小结晶。
[10]或许这个原子簇因为太靠近叶绿素或其他蛋白质,所以结构被扭转了一点点,使得它的功能得到优化。
不过不管它是如何成形,都极可能是个意外。
它的结构太像矿物而不像生命产物了,就像在许多其他酶核心也可以找到的金属原子簇一般,它们必定是好几十亿年前能在海底热泉旁找到的古董。
这些被蛋白质所包覆的金属原子簇,是最珍贵的珠宝,就这样被蓝细菌永久保藏。
不管来源如何,这一小团锰原子簇,不只为第一个包住它们的细菌,更为整个行星的生命创造了一个全新的世界。
一旦成形,金属原子簇就开始分解水分子——四个氧化的锰原子顺从自己的“渴望”
把电子抓出来,把氧气丢弃。
刚开始逐渐被紫外线氧化的锰原子,慢慢地分解水分子,等到它与叶绿素一结合,电子就开始流动。
随着叶绿素渐渐适应这份工作,流动会越来越快。
吸入水分子,拆开,抽出电子,释放氧气。
一开始是一点点,慢慢地变成大量涌出,这一条创造生命的电子回路就是所有繁荣生命的幕后功臣。
我们要为了两件事好好感谢它,一件是它成为所有食物的来源,另一件是它带来氧气让我们可以燃烧食物。
同时它也是解决世界能源危机的关键。
我们不需要两个光系统,因为我们不需要生产有机分子。
我们只需要从水中释放两种材料——氢和氧,让它们再度反应,就可以释出所有人类所需的能量,然后排出唯一的废弃物就是水。
换言之,有了这种小小的锰原子团,我们就能利用太阳能来分裂水分子,再让产物重新结合生成水,这就是氢经济。
从此不再有污染,不再有化石燃料,不再有碳足迹,也不再有影响全人类的全球变暖,或许只是有点容易爆炸的麻烦。
如果这一小团原子曾经彻底改变了地球的面貌,那么了解它的结构将会是改变现存世界的第一步。
就在我写书之时,全世界的化学家都在争相研究如何从实验室合成这个微小的锰核心,或具有相同功能的东西。
他们一定很快就会成功,而我们依赖阳光与水生活的日子也指日可待。
不久我们就能学会以水和阳光为食。
[1]大气中的氧气分子是二氧化碳分子的550倍,所以就算让二氧化碳浓度再增加两三倍也不是难事。
然而就算大气中氧浓度不会有太大的改变,温度上升也会减少溶解在水中的氧气。
许多鱼类已经受到低溶氧量的影响了。
举例来说,在北海的绵鳚类族群大小,每年都随氧气浓度而改变,氧气浓度越低,它们族群越小。
[2]想知道更多氧气对进化的影响,请见我的另一本书:《氧气:创造世界的分子》(Oxygen:TheMoleculethatMadetheWorld)。
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