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【寻找外星生命，我们的方向错了？远古微生物帮助我们理解地外生命】
说起外星生命 ， 很多人的第一印象 ， 可能是开着飞碟到处飞的外星人 ， 或者活蹦乱跳的外星猛兽 。 对比这样的高级外星生物 ， 寻找外星球的微生物可能更靠谱 ， 找到前者的可能性 ， 是后者的几千万分之一 。 为什么会相差得如此悬殊？
拿我们地球来举例子 ， 地球的年龄是45.5亿年 ， 而生命的起源在大约35亿年前 ， 生命的形式主要是单细胞生物 ， 而植物的出现大约在10亿到16亿年前 ， 动物的出现大约在6亿到10亿年前 ， 而活蹦乱跳的有足动物在陆地上出现的时间 ， 大约是5亿年前 。
仔细研究上面的数据 ， 你会发现 ， 在地球45.5亿年的时光中 ， 由单细胞主宰的时间占了大部分 ， 活蹦乱跳的有足动物在地球上生存的时间 ， 实际很短 。 而且 ， 即使是现在 ， 单细胞生命的生物量 ， 也占了最大的比重 。 因此 ， 寻找地外生命 ， 先从外星球上单细胞生物开始着手 ， 才最靠谱 。
在最近发表于《分子生物学与进化》（MolecularBiologyandEvolution）上的一项新研究中 ， 科学家们利用活微生物中的光捕获蛋白质 ， 重建了地球上一些最早生物的生命形态 。 这些努力可以帮助我们识别其他行星上的生命迹象 ， 这些行星的大气层可能更像我们的地球进入有氧时代前的大气层 。
科学家们认为 ， 在大多数可能出现生命的行星上 ， 最早的生物 ， 包括细菌和被称为古细菌的单细胞有机体 ， 居住在一个主要是海洋的星球上 ， 没有臭氧层来保护它们免受太阳辐射 。 这些微生物进化出视紫红质蛋白质 ， 能够将阳光转化为能量 ， 并利用它们为细胞代谢过程提供能量 。
加州大学河滨分校天体生物学家爱德华·施维特曼（EdwardSchwieterman）说：“在早期地球上 ， 能量可能非常稀缺 。 细菌和古细菌发现了如何利用太阳的丰富能量 ， 而不需要光合作用所需的复杂生物分子 。 ”
视紫红质与人类眼睛中的杆状和锥状细胞有关 ， 使我们能够区分明暗并看到颜色 。 它们还广泛分布于现代生物和环境中 ， 如盐场池塘 ， 呈现出鲜艳的彩虹色 。
利用机器学习 ， 研究小组分析了来自世界各地的视紫红质蛋白质序列 ， 并跟踪它们是如何随时间进化的 。 然后 ， 他们创建了一种家谱 ， 可以重建25-40亿年前的远古微生物的视紫红质 ， 以及它们可能面临的条件 。
威斯康星大学麦迪逊分校天体生物学家兼研究负责人贝图尔·卡卡（BetulKacar）说：“我们所知的生命 ， 既是对地球状况的一种表达 ， 也是对生命本身的一种表达 。 我们复活了一个分子的古老DNA序列 ， 它使我们能够与过去的生物学和环境联系起来 。 这就像从许多孙子孙女的DNA中复制出他们祖父母的DNA 。 只是 ， 这不是祖父母 ， 而是生活在数十亿年前全世界的小东西 。 ”
现代生物体内的视紫红质能够吸收蓝色、绿色、黄色和橙色光 ， 由于它们不吸收其他颜色的光 ， 所以可以呈现粉红色、紫色或红色 。 然而 ， 根据研究小组的重建 ， 古老的视紫红质主要吸收蓝光和绿光 。
由于古代地球还没有臭氧层的好处 ， 研究小组推断 ， 数十亿年前的微生物生活在水柱下数米处 ， 以保护自己免受表面强烈的紫外线辐射 。 蓝色和绿色的光在水中的穿透力最强 ， 因此最早的视紫红质可能主要吸收这些颜色光 。
在20多亿年前的大氧化事件之后 ， 地球大气中的氧气含量开始上升 。 随着大气中氧气和臭氧的增加 ， 视紫红质进化来吸收更多颜色的光 。 今天的视紫红质能够吸收植物中叶绿素色素所不能吸收的光的颜色 。 虽然它们代表完全不相关和独立的光捕获机制 ， 但它们吸收光谱的互补区域 。
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