promotional banner

Η ιστορία της φωτοσύνθεσης


Οι οργανισμοί που πραγματοποιούν αυτού του είδους τη φωτοσύνθεση σήμερα, όπως τα φυτά, τα πράσινα φύκη, αλλά και ένα ζώο, ο θαλάσσιος γυμνοσάλιαγκας Elysia chlorotica, διαθέτουν οργανέλλες που ονομάζονται χλωροπλάστες και φαίνεται να είναι απόγονοι των κάποτε συμβιοτικών κυανοβακτηρίων.

Οταν ο ήλιος λάμπει, τα πράσινα φυτά διασπούν το νερό για να πάρουν ηλεκτρόνια και πρωτόνια (ιόντα υδρογόνου), που θα χρησιμοποιήσουν για να μετασχηματίσουν το διοξείδιο του άνθρακα σε γλυκόζη, αποβάλλοντας οξυγόνο ως παραπροϊόν.

Αυτή η διαδικασία είναι η πιο διαδεδομένη από τις πολλές μορφές φωτοσύνθεσης, που σε όλες τις περιπτώσεις μετατρέπουν φωτεινή ακτινοβολία συγκεκριμένου μήκους κύματος σε χημική ενέργεια. Η χρήση του νερού ως βασικού αντιδραστηρίου στη φωτοσύνθεση αντί άλλων πιο σπάνιων ουσιών όπως το υδρόθειο έκανε τη ζωή να αναπτυχθεί και να ευδοκιμήσει σε κάθε σημείο του πλανήτη.

Η φωτοσύνθεση με διάσπαση του νερού «εφευρέθηκε» από τους προγόνους των σημερινών κυανοβακτηρίων, τα γαλαζοπράσινα φύκη (άλγες). Οι οργανισμοί που πραγματοποιούν αυτού του είδους τη φωτοσύνθεση σήμερα, όπως τα φυτά, τα πράσινα φύκη, αλλά και ένα ζώο, ο θαλάσσιος γυμνοσάλιαγκας Elysia chlorotica, διαθέτουν οργανέλλες που ονομάζονται χλωροπλάστες και φαίνεται να είναι απόγονοι των κάποτε συμβιοτικών κυανοβακτηρίων.

Ολοι τους χρησιμοποιούν τη χρωστική χλωροφύλλη και σε ορισμένες περιπτώσεις και άλλες χρωστικές. Η φωτοσύνθεση αρχίζει με διατάξεις μορίων χλωροφύλλης που απορροφούν ένα φωτόνιο και διοχετεύουν την ενέργειά του για τη διάσπαση του μορίου του νερού.

Αλλά το νερό είναι «ζόρικο» μόριο. Για να αποσπαστούν ηλεκτρόνια από το νερό και να τους δοθεί αρκετή ενέργεια, ώστε να συμμετέχουν στις αντιδράσεις παραγωγής γλυκόζης, χρειάζονται δύο ξεχωριστές διατάξεις ελαφρά διαφορετικών μορίων χλωροφύλλης και μια ομάδα από 100 διαφορετικές πρωτεΐνες.

Απλούστερες μορφές φωτοσύνθεσης χρησιμοποιούν τη μια ή την άλλη διάταξη, αλλά όχι και τις δύο. Ποια παρουσιάστηκε πρώτη και πώς κατέληξαν να συνδυαστούν στη σύγχρονη φωτοσύνθεση; Η απάντηση παραμένει άγνωστη στους επιστήμονες, όπως και το πότε τα κυανοβακτήρια άρχισαν να διασπούν το νερό.

Σύμφωνα με ενδείξεις, την ικανότητα αυτή πρέπει να απέκτησαν πριν από 3,2 δισεκατομμύρια χρόνια, οπωσδήποτε, όμως, πρέπει να την είχαν πριν από 2,4 δισ. χρόνια, όταν σημειώθηκε η απότομη αύξηση της συγκέντρωσης οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης. Μια αλλαγή που χωρίς αυτή δε θα υπήρχαν και τα πολυκύτταρα ζώα που μπορούν να θέτουν σήμερα επιστημονικά ερωτήματα...