叶子为什么是绿色的？不是黑色的？
2011-07-25 11:24:49 来源: 楷维留学指南www.keywin.org 责编：楷维留学指南
平时我们看到的主要是绿色的叶子，当然也有黄色和红色的叶子，尤其是秋冬的季节。为什么呢？那是因为植物的叶子是靠叶绿素(Chlorophyll)进行光合作用的。叶绿素，顾名思义，就是绿色的，为什么它是绿色的呢？那是因为它吸收蓝光和红光，但是反射也即不吸收绿光，所以我们的眼睛看到的叶子是绿色的。当然到了冬天的时候，叶绿素退化，原来被遮掩的叶黄素(Xanthophyll)和叶红素(Erythrophyll)显现出来，所以我们看到了“黄叶在秋风中飘落”和“霜叶红于二月花”。
为什么不是黑叶？
但是很奇怪，我们似乎还没有见到过黑色的叶子，虽然根据黑天鹅理论，没看到并不等于没有。根据达尔文的进化论，黑叶应该比绿叶更有竞争优势啊？为什么？因为黑叶吸收全部的太阳光，而绿叶却把太阳光里最丰富的绿光抛弃了。可是为什么世界上没有黑叶，反而是绿叶统治世界呢？或许在其他有生命迹象的星球，那里是黑叶的世界也未可知呢！不过从生态学角度来说，黑叶是没有优势的，为什么？作为一个生态群落，如果黑叶吸收了全部的光，下面将变得黑茫茫一片！不利于底下的其他植物和动物生存！也就是说即使曾经有黑叶的世界，它也很难发展壮大，淘汰是难免的。
曾经是紫色的地球？
但是，就算是黑叶不可行，为什么自然界不选择紫叶呢？因为紫叶正好吸收了太阳光里最丰富的绿光！对此，研究halobACTeria 的Shil DasSarma教授提出了“紫色地球假设”（Purple EArth hypothesis ）：早期地球的生命如嗜盐古菌（Haloarchaea）是靠视黄醛（retinal）吸收太阳的绿光进行光合作用从而导致地球是绿色的。但是后来叶绿素靠吸收视黄醛反射/不吸收的蓝光和红光进行光合作用，并后来居上，获得竞争优势，从而导致紫色地球转变成“绿色地球”。
如果该假设最终被证实的话，这种转变一定是伴随着所谓的“氧气大灾难”（Oxygen Catastrophe）进行的。我们知道，最早地球上是没有氧气的，古细菌的光合作用不产生氧气，但是蓝细菌（CyanobACTeria）的光合作用产生氧气，对于古细菌来说，氧气就是他们的致命毒药。
为什么是叶绿素最终取代视黄醛呢？主要是基于如下几点理由：1、叶绿素会放毒气——氧气，视黄醛却只能干瞪眼；2、视黄醛只有质子传递（用于合成ATP这种生物能量货币），而叶绿素还有电子传递，这电子传递也导致了氧气的产生；3、叶绿素吸收光有好帮手——类胡萝卜素——一种跟视黄醛很相似的分子——来作为“天线”帮助叶绿素吸收太阳光，而视黄醛则没有帮手，只能靠自己单打独斗；4、叶绿素不仅放出氧气，它还固定空气中的二氧化碳，并能把二氧化碳转化成复杂的分子，同时也跟环境有着很好的物质交换和能量交换，是个很好的开放体系，从而有助于生命体的进一步进化，而这也是视黄醛所不具备的。
基于以上四点原因，最终是叶绿素大获全胜，拥有视黄醛的古细菌只好退居在地球的一个小角落，并慢慢适应氧气这种毒气。我们人类的眼睛只所以能看清楚东西是因为里面有视黄醛，所以我们的眼睛对绿光最敏感！这其实就是进化适应绿色地球的必然结果。
壮哉，绿色生命！
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