Когда последняя миссия Аполлона была на пути к Луне четыре десятилетия назад, один из астронавтов сделал снимок, который является одним из самых известных в истории НАСА. Она известна как «синий мраморный» снимок, потому что она показывает Землю с расстояния около 28 000 миль в виде яркой, вихревой и в основном синей сферы. Доминирующий цвет не удивил - это цвет океанов, которые покрывают почти три четверти планеты.
Связанный контент
- ИНФОГРАФИКА: свет по номерам
Но Земля вряд ли уникальна тем, что имеет воду. Это везде во вселенной; даже тот пыльный сосед Марс, как теперь видно, когда-то был наводнен.
То, что отличает Землю, отличается не голубым, а зеленым - зеленый, который лучше всего ценить не из космоса, а вблизи - на свежесгородском пригородном газоне, в лилиях на лягушачьем пруду, в еловой роще на склоне горы, Это зелень хлорофилла и фотосинтеза.
Фотосинтез - это природное восприятие солнечной энергии, способ использования всей этой световой энергии, исходящей от Солнца. Современные солнечные элементы делают это с полупроводниками, а сбор урожая состоит из электронов, которые текут после того, как они возбуждаются фотонами света. В природе электроны возбуждаются в хлорофилле пигмента, но это только первый шаг. В конечном итоге энергия сохраняется в химических связях сахаров, которые вместе с кислородом являются продуктами фотосинтеза.
Эти продукты преобразовали Землю, кислород, подслащивающий атмосферу, и сахара, обеспечивающие пищу. Вместе они позволили долго и медленно расцветать жизнью, которая в конечном итоге включала в себя многие организмы, в том числе людей, которые не могут фотосинтезировать.
Растения использовали свет таким первобытным образом для большой части существования Земли. Но как они обрели способность к фотосинтезу?
Короткий ответ: они украли его около миллиарда с половиной лет назад, когда одноклеточные организмы, называемые протистами, поглотили фотосинтезирующие бактерии. Со временем, благодаря передаче генов с помощью паразита, поглощенные бактерии стали функциональной частью протиста, позволяя ему преобразовывать солнечный свет в питание. «Три из них сделали это возможным», - говорит Дебашиш Бхаттачарья, биолог-эволюционист из университета Рутгерса. «Древо жизни включает в себя много изобретений и краж». Версия этой маленькой управляемой солнечным светом маленькой хлорофилл-машины существует по сей день в растительных клетках. Это называется хлоропластом.
Ученые все еще изучают сложный процесс, называемый эндосимбиозом, посредством которого клетка, подобно протисту, по какой-то причине поглощает другие живые существа, создавая что-то совершенно новое в биологии.
Генетический анализ водорослей, проведенный Бхаттачарьей, показывает, что центральное эндосимбиотическое событие, наделившее растения двигателем фотосинтеза, произошло всего один раз в ранней истории нашей планеты, у общего предка - единственного микроскопического протиста, который сделал зеленый самым важным цветом на Земле.
Эта последняя находка удовлетворяет основному принципу науки: простое объяснение обычно является лучшим. Идея о том, что эндосимбиоз возник бы один раз - до того, как протисты разошлись и эволюционировали в разные виды, - гораздо более разумна, чем альтернатива: этот эндосимбиоз повторяется с каждым новым появляющимся видом.
Приобретение механизма фотосинтеза дало этим ранним организмам огромное эволюционное преимущество, которое они с готовностью использовали. В последующие миллионы лет эта способность использовать энергию Солнца помогла породить огромное разнообразие живых существ на планете. Тогда, как и сейчас, свет равнялся жизни.
