https://frosthead.com

Kuinka kasvit kehittivät fotosynteesiä?

Kun viimeinen Apollo-operaatio oli matkalla kuuhun neljä vuosikymmentä sitten, yksi astronauteista teki tilannekuvan, joka on yksi NASA: n historian tunnetuimmista. Se tunnetaan nimellä "sininen marmori" valokuva, koska se näyttää Maan noin 28 000 mailin päässä, kirkkaana, pyörteisenä ja enimmäkseen sinisenä pallona. Hallitseva väri ei ollut yllättävää - se on valtamerten väri, joka kattaa lähes kolme neljäsosaa planeetasta.

Asiaan liittyvä sisältö

  • INFOGRAFINEN: Valo numeroiden mukaan

Mutta Maa on tuskin ainutlaatuinen vedensaannin suhteen. Se on kaikkialla maailmankaikkeudessa; jopa se pölyinen naapuri Mars, nyt käy ilmi, oli kerran peseytynyt.

Se, mikä erottaa maapallon, ei ole sininen, vaan vihreä, vihreä, jota arvostetaan parhaiten ei avaruudesta, vaan läheltä - tuoreella leikatulla esikaupungin nurmikolla, sammakkolampun liljapeitteissä, kuusen tukijalla vuorenrinteellä. . Se on klorofyllin ja fotosynteesin vihreää.

Fotosynteesi on luonnon omaksuma aurinkovoima, sen tapa hyödyntää kaikkea sitä aurinkoon tulevaa valoenergiaa. Nykyaikaiset aurinkokennot tekevät tämän puolijohteilla, ja sato koostuu elektronista, joka virtaa sen jälkeen, kun ne ovat herättäneet valon fotoneja. Luonnossa elektronit kiihtyvät pigmentin klorofyllissä, mutta se on vasta ensimmäinen askel. Energia varastoituu viime kädessä sokerien kemiallisiin sidoksiin, jotka yhdessä hapen kanssa ovat fotosynteesin tuotteita.

Nämä tuotteet muuttivat maata, ilmakehän makeuttava happi ja ruokaa tarjoavat sokerit. Yhdessä he sallivat pitkän ja hitaan elämän kukinnan, joka sisälsi lopulta monia organismeja - heidän joukossaan ihmisiä -, jotka eivät pysty fotosynteesiä.

Kasvit ovat käyttäneet valoa tällä alkeellisella tavalla suuren osan maapallon olemassaolosta. Mutta kuinka he saivat kyvyn fotosyntetisoitua?

Lyhyt vastaus on, että he varastivat sen, noin miljardi ja puoli vuotta sitten, kun yksisoluiset organismit, nimeltään protistit, imevät fotosyntetisoivia bakteereja. Ajan myötä geeninsiirron kautta loisen avulla imeytyneistä bakteereista tuli funktionaalinen osa, joka mahdollisti sen muuntaa auringonvalon ravinnoksi. "Heistä kolme sai sen tapahtumaan", sanoo Rutgersin yliopiston evoluutiobiologi Debashish Bhattacharya. ”Elämäpuuhun liittyy paljon keksintöjä ja varastamista.” Versio tästä auringonvalon ohjaamasta, klorofyllipitoisesta pienestä koneesta on olemassa tänä päivänä kasvisoluissa. Sitä kutsutaan klooriplastiksi.

Tutkijat oppivat edelleen monimutkaisesta prosessista, nimeltään endosymbioosiksi, jonka avulla solu, kuten protisti, imee jostakin syystä muita eläviä olentoja luomaan jotain aivan uutta biologiassa.

Bhattacharyan tekemät levien geneettiset analyysit viittaavat siihen, että keskeinen endosymbioottinen tapahtuma, joka sai kasveille fotosynteesimoottorin, tapahtui vain kerran planeetan varhaisessa historiassa, yhteisessä esi-isässä - yhdessä mikroskooppisessa protistissa, joka teki vihreästä tärkeimmän värin maapallolla.

Tämä viimeisin löytö täyttää tieteen perusperiaatteen: Yksinkertaisin selitys on yleensä paras. Ajatus siitä, että endosymbioosi olisi tapahtunut kerran - ennen kuin protistit hajaantuivat ja kehittyivät erilaisiin lajeihin - on paljon järkevämpi kuin vaihtoehto: että endosymbioosi esiintyi jokaisen uuden esiintyvän lajin yhteydessä.

Fotosynteesin koneiden hankkiminen antoi niille varhaisille organismeille valtavan evoluutioedun, jota he olivat helposti hyödyntäneet. Seuraavien miljoonien vuosien aikana tämä kyky hyödyntää Auringon energiaa auttoi synnyttämään planeetan elävien asioiden suuren monimuotoisuuden. Sitten, kuten nyt, valo vastasi elämää.

Kuinka kasvit kehittivät fotosynteesiä?