駱昌芹

“綠楊煙外曉寒輕，紅杏枝頭春意鬧?！痹诖阂獍蝗坏娜兆永?，大自然被裝飾得五彩繽紛，鮮艷奪目。

從生物學角度來看，這類色澤當然都有它存在的價值。例如，妖嬈迷人的花朵，常常招引大批蜜蜂之類昆蟲的光顧，于是就可能更好地得到受精機會；鳥類華麗的毛羽，是引誘異性的重要手段。但是，自然界里最重要的有色物質(zhì)，卻并非僅僅是起裝飾作用的花色、羽色，而是一類被稱作為“卟啉”的色素。因為它和所有機體的生長、繁衍、合成、分解有著密切關(guān)系，任何別的物質(zhì)都無法替代得了，所以稱得上是生命世界的關(guān)鍵性分子。

卟啉是什么？

卟啉是一種含氮的色素，它在自由狀態(tài)時，平平庸庸，看不出有什么生物學功能。但當它一旦和金屬搭上關(guān)系，組成金屬絡合物的時候，就顯得非同凡響了。

它和鎂的絡合物，就是大名鼎鼎的葉綠素，我們地球上所有生命的食物來源，都仰賴于它那神話般的催化活力。

它和鐵的絡合物，可組成血紅素。還有一種鐵卟啉絡合物，稱作細胞色素，則存在于一切需氧機體的細胞中，是動植物及細菌細胞氧化有機分子過程最重要的基本元素。

除此之外，還有一些略為次要的卟啉物質(zhì)，像維生素B12（抗惡性貧血因素），就是一種結(jié)構(gòu)上和卟啉有關(guān)的紅色鈷絡合物；非洲大杜鵑羽毛中的鮮紅色物質(zhì)，則是卟啉的銅絡合物……所以說，從動物到植物，從細菌到人類，沒有任何生命離得開卟啉分子。

葉綠素和它的功能

當然，自然界中，卟啉的最大作用還在于利用太陽能，這是卟啉鎂絡合物——葉綠素的基本職能。

光合作用中，綠色植物借助日光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成為葡萄糖，接著進一步形成別的更加復雜的分子，這些分子以后作為異養(yǎng)生物的食料被廣泛利用。

現(xiàn)在已經(jīng)查明，高等植物的葉綠素含有a和b兩種形式，兩者的區(qū)別僅僅在于，葉綠素a結(jié)合著一個甲基，而葉綠素b則是個醛基而已。在綠色葉片中，此外還有類胡蘿卜素之類的物質(zhì)，通常葉綠素吸收紅橙光及藍紫光，類胡蘿卜素則主要吸收藍光，它們吸得的光量子，最后必須傳遞給葉綠素a，而絕不可能“各自為政，自搞一套”。

進一步的研究還表明，不但其他色素吸收的光能要傳給葉綠素a，就是在葉綠素a之間，也會進行能量傳遞。這樣傳來傳去，最后都匯集到所謂“作用中心”上來，由它加以利用。據(jù)估計，平均每三百個葉綠素分子，才有一個作用中心。這作用中心究竟是什么東西呢？很可能仍然是葉綠素a，不過它的存在狀態(tài)有些不同，與有關(guān)酶聯(lián)系得很緊密，所以光能傳到這兒，會引起一連串的化學反應，有機合成才得以進行。

獨特的結(jié)構(gòu)

從演化的里程來看，血紅素的產(chǎn)生遠要遲得多，是在地球上充滿氧氣，動物發(fā)展到相當水平之后的事。可是對于哺乳動物來說，它的重要性卻如同葉綠素對于植物那樣，也是必不可缺的。它一方面由肺臟把氧氣運輸?shù)綑C體的各個細胞中去，另一方面通過同樣的線路，把細胞中排棄了的二氧化碳運往肺臟輸出體外。在這一過程中，卟啉中心的兩價鐵離子，可以和氧形成一種不穩(wěn)定的絡合物，隨著環(huán)境中氧分壓的升高或降低，兩者之間，一會兒絡合，一會兒脫離開來，所以作為運輸氣體的工具，實在最理想不過了。

至于另一種卟啉鐵絡合物——細胞色素，則起了電子傳遞體的作用，是氧化還原過程中不可缺少的元件。

那么，為什么卟啉分子會如此多才多藝，其中究竟有什么奧秘？

這和它結(jié)構(gòu)上的一系列特點分不開。卟啉的分子骨架是一副由單雙鍵交替組成的環(huán)狀系統(tǒng)，這正是芳香族分子的基本特色，此外它和金屬絡合后，也帶來了許多獨特的性質(zhì)。

源遠流長

從外形來看，動物和植物是兩類迥然有異的生命，可它們卻用著同一種分子作為生化工具，這種分子對于兩者都具有鮮艷的色彩，都能傳遞電子，雖然在結(jié)構(gòu)上有著不少區(qū)別，但是合成過程的開始步驟都一律相同，只是形成原卟啉后才歧異開來。動物細胞引入鐵原子后，就成了血紅素；而植物細胞則還需將側(cè)鏈作進一步的改造，最終形成葉綠素。

至于卟啉的另一種鐵絡合物——細胞色素，不但存在于一切需氧的動植物細胞之中，而且也存在于細菌之中，以不同的變態(tài)行使同樣的生化職能。這一系列特點，除了使我們聯(lián)想起生命起源同一性的深刻含義外，還可能有什么別的解釋嗎？

可以設想，在那古老的歲月里，生命還處于襁褓之中，動植物還沒有開始分化，就出現(xiàn)了一種類似卟啉的生化物質(zhì)，由于它結(jié)構(gòu)上的奇妙特點，在傳遞電子中頗有用處，所以得到自然設計師的青睞，經(jīng)歷各種方式的歧化和適應后，終于成了動物、植物、細菌中普遍存在的基本組件之一，流傳下來。于是今天我們在整個生命世界，到處都遇到這種重要而顯眼的色素分子。（編輯/墓喬）