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自然界中,从天空到地面,充满了各种各样的光和颜色,令人赞叹。
但是,如果我们思考一下“为什么水是透明的而海是蓝色的?”以及“为什么花朵和动物会呈现那么漂亮的颜色?”“为什么草木是绿色而血液是红色的?”“为什么萤火虫会发光?”这些问题,就会发现这些都归根于“光到底是什么?”和“颜色到底是什么?”。
地球上的生物中很多具有发光机制,今天就一起来解开生物的颜色和生命的光辉之谜吧!
生命在黑暗中诞生
距今约40亿年前发生了一件大事,那就是生命诞生。生命是怎样诞生的现在还不清楚,通常认为是在含有大量碳、氧和氮的原始海洋中,因电击等的能量作用形成复杂的有机物,然后形成氨基酸和碱基、糖等生物的各要素。
氨基和羧基结合形成的高分子化合物是蛋白质。蛋白质是构成生物体结构的最基本要素,同时也掌管酶和荷尔蒙等的生物功能。像这样从氨基酸至蛋白质的流动被称为“蛋白质世界”(Proteinworld)。
另一方面,糖与磷酸和碱基结合生成称为核苷酸的结构单元,核苷酸连接在一起形成核糖核酸RNA和脱氧核糖核酸DNA。RNA的碱基排列传递着生命的遗传信息。这被称为“RNA世界”(RNA world)。
通常认为,主宰生命信息的RNA世界和形成生命体的蛋白质世界相遇,造就了生命。
生命在之后变得极为多样化,由于分子生物学的不断发展,人们已经在基因水平上清楚生物进化的相互**。进而我们将现在的生物界分为细菌(bacteria)、古细菌(archaea)、真核生物(eucarya)这三个域(domain)。作为细胞组织,细菌和古细菌都是不具有细胞核的原核生物。因此,之前两者被认为是相同系统,但通过比较核糖体RNA基因,发现如同细菌和真核生物不同一样,细菌和古细菌也是不同的。此外,在具有细胞核的真核生物的分枝上,还有黏菌类、菌类、植物、动物的小分枝。在动物的小分枝—哺乳类这个细小分枝的前端,有一个小小的刺状突起,这就是人类。
如果反向观察系统发生树,则会发现在根部的生物,都是厌氧性且喜欢高温环境的“超嗜热菌”。生命诞生时的地球,曾经是多样化的后代生命无法生存的高温环境。人们在海底发现了喷出热水的孔洞,在那样的高温环境下会发生有机物合成。也许在深海的黑暗中,现在也有新的生命诞生。
本文摘编自福江纯、粟野谕美、田岛由起子著、李隽译《七色光之谜:图解光与色》,部分图片来自网络。
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