生命或许不总是绿色的。新的假说认为，地球还有一段“紫色的往事”。这并不意味着地球曾经被紫色的植物、动物占据过。实际上，紫色和绿色的决战，早在多细胞生物产生之前就已发生。当时的地球被单细胞微生物统治着。

今天的地球上有大把的绿色，这些绿色大多来自进行光合作用的植物。光合作用把阳光的能量转化成植物营养中储存的化学能，同时产生其他生命所需的氧气。在光合作用过程中，最重要的一环是叶绿素。这种绿色的分子能够吸收阳光的能量，并使用这些能量将二氧化碳与水转化成糖类。

为什么叶绿素是绿色的？因为这种色素分子的光吸收峰在465纳米（红光）和665纳米（蓝光）附近。换句话说，因为叶绿素不吸收阳光中的绿色光，所以它才显示出绿色。

然而，美国马里兰大学的分子生物学教授 Shiladitya DasSarma注意到：太阳的光谱中能量最强的部分在550纳米，也就是黄绿色光范围。经过数亿年进化的植物拥有了高度复杂、令生物学家惊叹的光合作用机制，为什么却偏偏避开了这个能量高峰不用呢？按照DasSarma的说法，人类的眼睛经过演化都变得对绿光最敏感（因此夜视仪的画面是绿色的），为什么植物却把绿光都反射回太空？

DasSarma领导的研究主要集中在嗜盐古菌方面。这类古老的微生物如今仍然存在于一些极端环境中,例如美国大盐湖或者死海，它们能利用视黄醛来产生能量。

（左图）澳大利亚一处盐池中繁殖了大量嗜盐古细菌；（右图）从嗜盐古细菌裂解物中分离出的紫色色素（图片来源：IFLScience.com）

视黄醛是一种演化史上很早就出现的色素分子，因此众多物种体内都有它的踪迹。人类的视觉系统也利用它来辨认绿光。与叶绿素不同的是，视黄醛分子吸收490~600纳米光（绿色与黄色光）的能力很“出色”。于是，可见光光谱中剩下的红色和蓝色光的组合就会让这种分子，以及以这种分子为基础的生命显示出紫色。研究者发现，许多能够吸收阳光的蛋白都含有视黄醛色素分子，尤其是光谱吸收峰为568纳米的“菌视紫红质”蛋白。

DasSarma研究的这些紫色微生物如今生活在其他生命无法生长的环境中，但在古老地球的恶劣环境中，它们可能是最具优势的生命形式——视黄醛很可能是叶绿素之前地球上吸收阳光的最主要分子。视黄醛和叶绿素可能曾经共同进化，但视黄醛分子可能更早出现，因为它的分子结构更加简单，早期的生命即使在低氧的古海洋环境中也很容易制造。更何况，视黄醛在细胞中的生产过程与脂肪酸几乎完全一致，而后者是构成细胞结构的主要成分之一。

于是，以DasSarma为首的研究者将叶绿素出现之前的这段特殊时期命名为“紫色地球”。

他们的观点是：当地球上的生命有能力产生比视黄醛更复杂的光合色素时，远古的海洋中已经充满了吸收绿光的紫色微生物。新的光合机制别无选择。只好就地吸收剩下的红色和蓝色光——对应的色 素在阳光光谱下显示出绿色。

尽管研究者不得不承认，“紫色地球”理论目前为止还停留在假说阶段，因为数十亿年前的微生物很难留下有用的证据。不过这一理论仍然引起了很多科学家的兴趣，因为它符合当代古生物学对远古地球的认识。实际上，科学家正在给“紫色地球”假说增加更多可能性。

乔治亚理工学院的副教授Jennifer Glass认为，紫色细菌的后代未必需要生活在高盐环境中。它们如今可能生活在一些湖泊的底层水域，因此很难被发现。然而在氧气尚未在大气中积累的时候，这些细菌可能占领了低氧的古代海洋。不过，这些细菌想要大规模登上陆地，还有一道关卡难以克服——它们得像如今的植物那样，有能力保护自身不受紫外线的杀伤。

那段紫色的时光距今大约35亿~24亿年。有证据显示，采用光合作用的生命形式最早在35亿年前就存在；而在距今24亿年时，地球上发生了“大氧化事件”（Great Oxygenation Event）。

这一转化事件的源头，目前科学界认为是蓝细菌的兴盛。这类原始的微生物利用叶绿素进行光合作用。随着光合作用的效率越来越高，这一过程中的副产物——游离氧，在大气中也积累得越来越多。“大氧化事件”之后，厌氧的物种纷纷走向式微，紫色古细菌也没能幸免。地球于是变成了绿色统治的世界。

后来居上的绿色植物错过了阳光中能量最强的部分，是不是有点可惜了？诚然，视黄醛可以通过吸收阳光的能量来创造细胞中的能量分子ATP。然而，这一过程与光合作用相比，能量转化效率并不高。不仅如此，这个过程中也不产生自由氧或者积累糖分。也就是说，紫色的地球不会像绿色地球那样生机勃勃。

视黄醛给了早期地球迥然不同的色彩。这种可能性不仅给地球历史增添了一些趣味，也为寻找地外行星的科学家带来了新的方向——既然视黄醛能比叶绿素更早出现，那么以其为基础的生命，很可能在宇宙中更广泛存在。

如今地球上的植物吸收红光，同时反射红外光。因此用光谱仪观察植物时会看到红色波段反射光显著减少，这种现象被称为“红边”（red edge）。科学家在寻找潜在宜居的系外行星时，光谱数据中的“红边”可以作为一种生命指示信号。

有趣的是，既然视黄醛色素吸收黄绿色光，那么以这种分子为基础的生命就不会出现红边。视黄醛是比叶绿素更简单的分子，在宇宙中可能更普遍存在，因此科学家在宜居系外行星的光谱中，或许应该着力寻找绿边。

或者说，我们在宇宙中寻找其他家园时，不应该局限于寻找“紫点”或者“绿点”，而应把更多色彩纳入考虑范围。生命的伟大之处，就在于它不止一种色彩、不止一种可能。■

参考资料：

CNN，What purple can tell us about life on other planets

太空网，Was Life on the Early Earth Purple?