樹葉為何是綠色的？一個不一樣的故事
生物老師可能會用葉綠素和光合作用來解釋樹葉的綠色，但本文將講述一個不一樣的故事：綠葉其實隱藏著一個巨大的缺陷。
綠光與光合作用的矛盾
植物之所以呈現綠色，是因為它們反射了太陽光中的綠光，也就是說，它們不吸收綠光。然而，太陽光中綠光的光子卻是最豐富的。為什麼這種最豐沛的資源，會被仰賴陽光進行光合作用的生物集體拋棄呢？
紫色地球假說
2007年，馬里蘭大學的微生物遺傳學家達薩爾瑪（DasSarma）提出了一個有趣的假說，稱為「紫色地球假說」。如果這個假說成立，那可能代表大自然並非我們想像的那麼自然，一切都是生命數十億年演化中留下的印痕。
生命的起源：深海熱泉口的兩大家族
故事要從深海熱泉口溢散出來的兩個細胞開始說起。這兩個細胞迅速繁衍成生物界最原初的兩大家族：真細菌和古菌。
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生存挑戰： 離開深海熱泉口意味著脫離了源源不斷的能量與物質供應。
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能量來源： 演化之手將一個更加取之不竭的能源推到了這些古老生命之前：太陽。
古菌的視黃醛：利用綠光的先驅
在漫長的演化中，有一隻細胞偶然合成了一種特殊的分子：視黃醛。
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視黃醛的作用： 藉助視黃醛，古菌可以利用太陽的光能維持細胞內的酸鹼度差異，為細胞活動提供能量。
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紫色古菌： 這些擁抱光明的先驅並非綠色植物，它們利用陽光的原理也與今日的光合作用大相徑庭。它們是古菌，可能呈現出豔麗的紫色，因為視黃醛會強烈吸收太陽光中最豐富的綠色光譜。
紫色地球：古菌統治的世界
達薩爾瑪的假說認為，大約35億到24億年前，地球是一個被古菌渲染成的紫色世界。海洋、河川、灘塗，凡是生命可以立足的地方都覆蓋著一層厚實的紫色軍毯。
真細菌的挑戰：在紫色軍毯下的求生
在這厚實的軍毯之下，另一股勢力正在悄然積蓄力量：真細菌。
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能量匱乏： 來自太陽的能量經過紫色古菌的層層盤剝，流到軍毯底層的只剩下微不足道的殘餘。
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利用補靈： 真細菌選擇另一類叫做補靈的小分子。補靈幾乎完全無法吸收綠光，故而容易呈現藍綠色，但它們可以極盡榨取軍毯之下殘存的最後一絲絲光能。
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物質需求： 早期生命也學會利用太陽能拆解硫化氫中的氫原子，將其賦予給二氧化碳來製造有機物。
藍藻的崛起：光合作用的誕生
最終，真細菌淬煉出了一類神奇細菌：藍藻。
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利用水分子： 藍藻鑽研出一套極其複雜的光合系統，得以利用起一種其他任何生物都無法利用的分子：水。
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光合作用的誕生： 藍藻靠透過軍毯的極少數光子及聚集能量，劈開水分子，從中奪取合成有機物所必需的氫原子。真正的光合作用從此登上歷史舞台。
大氧化事件：末日之戰
藍藻利用水分子進行光合作用，釋放出氧氣。
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氧氣的積累： 無數藍藻夜以繼日地從透過來的陽光中汲取能量製造氧氣。
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耗盡還原力： 氧氣的持續累積，耗盡了地球表面的一切還原力。海洋裡的亞鐵離子被氧化成了鐵鏽，形成了帶狀鐵層。空氣中的硫化氫被氧化，形成了硫酸鹽沉積。
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大氧化事件： 二十六億年前，游離的氧氣終於出現在大氣中，一場打翻舊世界的革命拉開了序幕。
氧氣的雙刃劍：生命的大敵與保護者
氧氣的彌漫宛如死神過境。
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對生命的威脅： 氧氣會無差別地氧化構成生命的物質基礎：有機物。
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氣候變遷： 氧氣還毀滅了作為溫室氣體的甲烷，導致地球氣溫驟降，進入了休倫冰河期。
倖存者與新時代
休倫冰河期最終擊滅了世間的一切紛紛擾擾，曾經壯觀的紫色軍毯深埋地下，演變成了層疊石化石。
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適應有氧環境： 一些細菌適應了有氧環境，甚至解鎖了有氧呼吸的能力。
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冰河期後的藍藻： 冰河消融後，藍藻再度發展，在充斥氧氣的新時代，沒有紫色古菌與它們爭奪光能。
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光合作用的限制： 藍藻以補靈為核心的光合系統，在綠光被壟斷的世界裡演化了十多億年，早已積重難返，無法利用綠光。
生命的演化與臭氧層的形成
有氧呼吸為生命帶來了前所未有的強勁能源，複雜細胞乃至多細胞生物終於得以成為可能。
- 臭氧層的形成： 氧氣在大氣中形成了臭氧層，阻擋了紫外線，保護地球免於失去水分。
紫色古菌的遺存：粉色鹽湖
美國舊金山灣附近的鹽湖，因其粉色的湖水而聞名。將湖水染成粉色的是一類被稱為嗜鹽古菌的微生物，它們是紫色古菌的後代。
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古菌的苟延殘喘： 這些古菌從真細菌那裡竊取了一些抗氧化基因，在新時代苟活了下來，躲在極端環境中。
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利用視黃醛： 嗜鹽古菌依然像它們祖先那樣，利用視黃醛從綠光中獲取能量。它們曾經屬於大海，如今只能困於水洼，追憶著那失落世界的洪荒往事。