“无光”也能生长，光合作用不止一种

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自从17世纪中叶发现光合作用以来，可见光可以转换能量的刻板印象已经存在了数百年。然而，6月15日发表在《科学》杂志上的一项研究结果改变了传统的经典理论。研究人员发现，在光合作用过程中，蓝细菌可以将近红外光转化为生物所需的化学能，而不是可见光。

这一发现极大地扩展了我们对光合作用的理解。按照这种思路，人类可以在深海海底或基本上没有可见光的外星星球上寻找新生命。南京农业大学生命科学学院副教授徐小明告诉《科技日报》记者。

生命与水和光的奇妙关系

绿色植物吸收二氧化碳和水生成有机物质并释放氧气的过程称为光合作用。光合作用是所有生物生存、繁殖和发展的根本保证。

早在17世纪中叶，欧洲科学家就发现了动植物与水、光和二氧化碳之间的奇妙关系，这是对光合作用最早的理解。后来，1771年被称为发现光合作用的一年。

20世纪，人类对光合作用有了深刻的科学认识，通过研究发现光合作用是由光合色素完成的。徐小明说阳光是红色、橙色、黄色、绿色、蓝色和紫色的，它们不能被所有的色素吸收。因此，广义的光合色素包括叶绿素、类胡萝卜素、叶黄素等。

光合色素主要分为两类，一类是天线色素，主要负责接收光并将其传输到反应中心，另一类是反应中心色素，可以分离反应中心的光电荷并将其转化为有机物。其中，叶绿素a是主导作用，而其他如叶绿素b、叶绿素c和叶绿素d是辅助作用。只有叶绿素a能完成光的接收和传输过程，并将可见光转化为化学物质和氧气。

已经发现光合色素只能吸收阳光中的可见光。具体来说，它吸收可见光中的红光和蓝光，并反射绿光。众所周知，叶绿素存在于所有的植物中，所以植物是绿色的。

叶绿素-f不愿意扮演配角

帝国理工学院生命科学系的研究人员发现，在黑暗的环境中有一种蓝绿色的细菌，比如美国黄石公园的细菌垫和澳大利亚的海滩岩石。因为它周围几乎没有可见光，含有叶绿素a的标准光合作用系统将会失败，并被叶绿素f所取代。

叶绿素-f能吸收波长大于760纳米的光，已知这种光能吸收最大波长的光。在此之前，人类一直认为它只有捕捉光线的功能。最新研究表明，叶绿素f在光合系统中也能发生光化学反应。

在黑暗条件下，叶绿素f在光合作用过程中起着关键作用。它可以利用低能近红外光进行复杂的化学反应。

这是一个非常重要的发现。这种新形式的光合作用改变了我们对标准光合作用核心事物的理解。徐小明认为，过去被视为辅助角色的叶绿素f，实际上在光合作用中完成了关键的化学步骤。这将改变长期以来关于光合作用主要形式是如何工作的观点，也表明其他类型的光合作用可能在未来继续被发现。

科学家还说，最新报道的基于叶绿素-f的光合作用代表了第三种广泛存在的光合作用。然而，它只适用于黑暗和富含红外线的特殊环境。在正常光照条件下，光合系统仍将使用标准红光进行光合作用。

或者我们应该调整外星生命的方向

这一发现不仅具有重要的科学价值，而且具有积极的现实意义。例如，改造农作物，帮助寻找外星生命等等。

我们可以通过基因改造使作物在黑暗的环境中生长，但目前还没有必要。徐小明说光照越强，转化的能量就越多。目前，种植在地球上的作物需要强光照才能获得较高的产量。即使人类改造了可以在夜间生长的作物，实际价值也不大。

然而，这一发现对寻找外星生命具有重要意义。

叶绿素a存在于所有已知的植物、藻类和蓝细菌中，所以我们总是认为光合作用有一个红光极限(波长400700纳米)，这代表光合作用所需的最低能量。在天体生物学中，红光极限经常被用作判断其他行星上是否可能进化出复杂生命的参考。

徐小明告诉记者，卫星遥感观测地球表面植物的主要原理是测量叶绿素a，而基于叶绿素f的新型光合作用将改变传统的观测模式。这一发现意味着对外星生命的搜索应该进行调整。在一些黑暗的星球上，可能有一些我们不知道的以光合作用形式顽强生存的生物。