在今年的美国天文协会年会上,科学家们提出了“紫色地球”假说,认为地球上最早的生命可能呈现紫色,而非现代植物的绿色。
美国马里兰大学微生物遗传学家歇尔·达萨马及其团队指出,远古微生物可能并非依赖叶绿素进行光合作用,而是使用另一种光合色素——视黄醛(retinal)。视黄醛赋予这些微生物紫罗兰色调,类似于现今盐杆菌细胞膜的颜色。
叶绿素是现代植物进行光合作用的主要色素,能够吸收蓝光和红光,反射绿色光波,形成植物叶子的绿色外观。然而,这种绿色光波包含了太阳光中大量能量,令人疑惑为何光合作用没有进化得更为高效。达萨马提出,早期地球上存在的视黄醛微生物通过吸收绿色光线,反射红光和蓝紫光,形成紫色光谱,可能主导了当时的生态系统。
这种紫色微生物利用视黄醛吸收光能,形成了早期地球独特的生物热点区域。叶绿素微生物作为后起之秀,无法直接与视黄醛微生物竞争,遂演化出吸收视黄醛未能利用的蓝光和红光的能力,从而得以生存并逐渐占据优势。
天文学家威廉·斯帕克斯指出,叶绿素的出现是对视黄醛微生物占据绿光资源的适应,叶绿素植物虽然未能利用最优光波,但能更有效利用其吸收的光波。
研究推测,叶绿素和视黄醛微生物曾共存一段时期,形成了紫色生物层之下的绿色光合作用层。随着时间推移,叶绿素植物因光合效率更高逐渐取代视黄醛微生物。
达萨马承认该假说仍属推测,但与现有关于视黄醛结构及其古菌祖先的科学知识高度吻合。视黄醛结构较叶绿素简单,更适应早期低氧环境。现存的盐杆菌属于古生菌,其祖先可追溯至无氧大气时代,支持视黄醛在叶绿素出现前已存在的观点。
该假说若获得进一步验证,将为外星生命的探寻提供重要参考。达萨马的同事尼尔·里德强调,太空生物学不应局限于地球生命形式,当前对外星生命标志的关注多聚焦于叶绿素相关的“红边”效应,而忽视了可能存在的其他光合色素。
达萨马指出,如果外星生命处于类似地球早期的进化阶段,单纯寻找叶绿素信号可能导致生命迹象被遗漏,提示未来探测应拓宽光谱范围。