卫星发现地球植物荧光现象助光合作用
此前，想要从地外拍摄到叶绿素散发的光芒，只有使用部署在NASA麾下Terra号和Aqua号航天器上的中等分辨航天成像光谱仪 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS，在海洋上空进行作业。
2009年，日本
【菜科解读】
北京时间5月7日消息，据美国宇航局NASA官方网站报道，NASA研究人员在使用卫星设备对地球进行观测时，获得了意外发现陆地植被覆盖区闪现出极不易察觉的绿色光芒。
此前，想要从地外拍摄到叶绿素散发的光芒，只有使用部署在NASA麾下Terra号和Aqua号航天器上的中等分辨航天成像光谱仪 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS，在海洋上空进行作业。
2009年，日本发射了温室气体观测卫星GOSAT（日本称伊吹号）。
这一卫星的原定任务是测量地球大气层中的二氧化碳和甲烷水平，但是，NASA研究人员同日本和其他国家研究人员一道，在GOSAT采集的海量数据中发现了另外一项隐匿其中珍贵信息：植物叶绿素散发的荧光。
过去几十年来，虽然科学家们在实验室和试验田地都测量到过植物荧光现象，但这次卫星提供的数据使科学家们得以从全球角度研究这种太阳能诱导下的叶绿素荧光能力。
同时，人类在陆上植物用途方面或许也将迎来全新的方式。
太阳能诱发的叶绿素荧光现象又被称为光合作用的签名，它标志着植物正在将来自太阳的光能转化为自身的化学能。
叶绿色分子吸收光辐射后，将一部分光能转化为热量耗散掉，另一部分转化为更长波长的荧光。
2014年7月，NASA发射了同GOSAT任务相似的轨道碳观测器2号 Orbiting Carbon Observatory-2, OCO-2。
OCO-2上搭载的仪器可以准确测量地球大气层中的二氧化碳含量，每秒可进行24次采集，大大超出GOSAT每4秒一次的采集频率。
单就采集量而言，OCO-2采集到二氧化碳和荧光数据是同期GOSAT的100倍。
负责研究植物、碳和气候互相作用的科学家正迫切地希望拿到OCO-2采集到的叶绿素荧光现象数据。
位于加利福尼亚州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室碳与生态系统研究项目负责人大卫施梅尔（David Schimel）提到：OCO-2提供的数据要比GOSAT更为全面，使我们有机会以一种全新的方式观测大规模光合作用变化。
采集荧光现象数据或许成为OCO-2执行过的最特别的任务之一。
这一发现无论是对NASA、对美国，还是对世界而言，都有不同寻常的意义。
关掉太阳光
从太空角度观测植物的荧光现象，科学家首次得以在如此大规模的层次来推测光合作用率，深入研究分析这个地球最为重要的生物化学反应。
斯坦福大学卡内基科学研究所全球生态系统部门的研究人员约瑟夫贝瑞（Joseph Berry）表示：光合作用率十分关键，因为它直接影响植物对大气中二氧化碳的吸收过程和农业作物生产过程。
测量这类荧光听起来似乎很简单，但在强烈的反射日光中，进行这个工作实为不易。
施梅尔解释道：想象一下你坐在孩子的卧室里，孩子们在天花板放了一堆发光的小星星。
当你打开灯，虽然星星还在发光，但从墙壁反射的灯光会和星星的光芒夹杂在一起。
从太空寻找荧光现象就需要剥离开植物反射日光的影响，换句话说，就是关掉太阳光。
研究人员发现，调整GOSAT的光谱仪，只关注一个很窄的频段，就能够降低反射后的太阳辐射，单独来观测荧光现象。
施梅尔打了个比方，这就好比在孩子的房间里，带上了可以过滤灯光的眼镜，然后就可以欣赏星光了。
科学家们为这一测量方式欢呼雀跃，因为他们可以更深入地了解地球上植物吸收二氧化碳的过程。
根据非政府组织全球碳计划（Global Carbon Project）提供的数据，截至2011年，地球化石燃料的燃烧已经累计释放了近350亿吨二氧化碳，相当于70亿地球居民每人释放了5吨。
其中一半仍留在大气层中，另一半被海洋吸收或被陆上、海洋生物吸入。
这一效应使人类免于二氧化碳完全释放的灾难后果。
新研究表明银河系或有20亿颗行星像地球
研究人员说，研究结果暗示，我们的银河系中也许存在着数十亿颗类地行星。
这些新的计算结果基于开普勒太空望远镜收集的数据。
开普勒太空望远镜在2月轰动全球，它发现了超过1200颗太阳系外潜在行星，包括68个可能与地球大小类似的行星。
美国航天局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的科学家们关注的主要是位于其恒星宜居带内、与地球大小类似的行星。
宜居带是指，允许星球表面存在液态水的区域。
研究人员分析开普勒4个月来收集的原始数据后确定，在所有类日恒星中，预计有1.4%到2.7%的恒星拥有类地行星，这些类地行星的直径是地球直径的0.8至2倍，且位于其恒星的宜居带内。
喷气推进实验室的天文学家约瑟夫·卡坦扎里蒂说：“这意味着，存在许多与地球大小类似的星球，在银河系中有20亿颗。
在数量这么多的情况下，其中有一些行星也许存在生命甚至是智慧生命的概率比较大。
这还只是我们所处的银河系，另外还有500亿个其他星系。
” 在研究了开普勒收集的3至4年的数据后，科学家们预言，将发现总共12个类地星球。
他们还说，其中有4个已经在数据公布后的4个月内被陆续发现。
科学家们预测，银河系中可能总共有500亿颗行星，尽管它们不全都是大小与地球类似且位于其恒星宜居带内。
海洋微物种发现地球上可能存在三域外物种
我们星球上大部分的物种并非日常所见的动植物，而是看上去像是一个个单一细胞的低等生物体，如果要判断它们在演化树上处于什么位置，生物学家们需要在实验室里培养它们，等有了足够的DNA后再进行基因分析。
但艾森表示，这里的问题是，这些物种的绝大部分，差不多占所有物种的99%，都没法在实验室里被培育，“它们就像是生物宇宙里的暗物质。
” 为了探寻生物的“暗物质”，艾森展开了和世界上最出名的私人基因研究所——文特尔研究所的合作。
对于这项探究“暗生物”的挑战，他和他的同事们采用了一种现在很前沿的研究方法，叫做“宏基因组学”(微生物环境基因组学)进行研究，传统的微生物基因序列分析需要在实验室里培养微生物，但用宏基因组学，可以直接从环境样品中提取全部微生物的DNA，那就可以避开有的微生物很难在实验室里培养的难题。
艾森表示，加上这种方法，无论是环境中采集的还是实验室里培养的，现在没有DNA序列是测不出来的。
这个发现十分惊人，其可能改写从上世纪90年代以来延续的主流生物分类学法。
研究是加州大学戴维斯分校基因中心的艾森(JonathanEisen)领头所做。
他与同事们提取了一部分海洋水样本中的DNA进行分析，发现这些样本基因序列十分不同寻常，和人们平时所知的细胞生物似乎关系非常疏远，完全像是来自另外一个全新的生物域。
二、假设迷雾重重 在此次研究中，艾森和文特尔提取了“全球海洋取样考察”(GlobalOceanSamplingExpedition)中采集的海水样品，通过宏基因组学分析，发现其中有一些基因序列和此前所知的彻底不一样，无论如何也放不进现有的演化树中。
“问题是，它们是哪儿来的？”艾森说。
目前还没有一个科学家能够解答得了，这些基因不知道到底是属于什么生物。
不过，艾森表示，现在出现了两种假设，一种是这些基因序列来自一些很与众不同的病毒，而另一种假设则更为令人惊讶，这些神秘的基因序列或许代表着生命树上一个完全崭新未知的分支。
这个假设是十分大胆的，生物学界一些人表示激动，但也有一些人认为现在就谈生命的“第四维度”为时过早。
如加拿大渥太华麦克马斯特大学的生物学家古普塔(RadheyGupta)说，尽管这个发现很有意义，但还是得小心下结论才行，因为可能有更多的解释，比如，这些基因序列可能来自一些生活在独特的环境中的细胞生物，有的环境可能导致生物的基因发生迅速的演变，这就有可能给做基因分析的科学家带来错觉，以为这是在很早很早以前就和其他生物分家了的“新”的生命形式。
“现在生物是否分成三个域，或者这三个域之间的生物是怎么相互联系的，这些都还有着很大的分歧。
”古普塔说，“如果再加上对第四个域的讨论，只会让人们更加困惑。
” 不过，法国巴黎第六大学科学家巴普苔丝特(EricBapteste)的回应则更积极一点：“事实就是基因是非常多样的，而且毫无疑问其中的大部分我们都是未知的，要设想还有一个全新的生物域在那儿这也是合情合理的。
” 三、演化树面临再次重写 研究接下来的一个工作就是要更进一步地确定这些序列的来源，将寻找这些基因到底是突然变异的还是从另一个奇怪的“维度”来的。
对这些样本的进一步分析，还可以确定这些神秘的基因序列到底属于什么生物体。
假设艾森等人的进一步工作发现，这些基因序列的确是来自一个全新的生物域，那生物演化树将再次被推翻重写。
艾森介绍说，到上世纪90年代之前，演化树上只有两个分支：一个是真核生物，包括动物、植物、真菌和一些奇怪的生物形式，比如黏液菌；而没有被列入真核生物的，则被称为“其他所有一切生物”。
随着基因分析技术的进步，上世纪90年代后，科学家发现，所谓的“其他所有一切生物”并不能笼统地归在一起，它事实上有两个完全不同的域：细菌和古菌。
即使这样，生物学家对演化树如何来画依旧是分歧多多，还有不少存在争议的生物，比如拟菌病毒，这是目前所知的最大的病毒之一，有人就认为其应该单独代表一个新的域，它里面带有很多在细胞生物中才有的基因，所以不应该看成是病毒。
“如果你把这些拟菌病毒看成是第四个分支，那我们的序列或许代表着第五个分支，只不过现在我们都还不知道而已。
”艾森说。
