Home » D:News » Cum a schimbat fotosinteza lumea

Cum a schimbat fotosinteza lumea

12.09.2012
Cum a schimbat fotosinteza lumea
În urmă cu miliarde de ani, microorganisme numite cianobacterii au început să descompună moleculele de apă, eliberând o substanţă - oxigenul - care s-a dovedit o otravă pentru vieţuitoarele anaerobe ale acelor vremuri. Tocmai fusese perfecţionată fotosinteza, care a schimbat pentru totdeauna lumea vie şi a dus la biodiversitatea pe care o cunoaştem azi.

Pentru prima dată, oamenii de ştiinţă au găsit dovezi geologice care marchează momentul imediat anterior acestei mari schimbări în evoluţie. Descoperirile schiţează scenariul exact al acestui eveniment care a dat naştere lumii moderne, cu atmosfera ei bogată în oxigen, ducând la diversitatea de forme de viaţă pe care o cunoaştem azi.

„A fost cea mai mare schimbare petrecută vreodată în biosferă”, spune Kevin Redding de la Arizona State University. „Extincţia provocată de oxigen a fost, probabil, cea mai mare extincţie survenită vreodată, dar, în acelaşi, timp, viaţa animalelor n-ar fi fost posibilă fără oxigen.”

Procesul de fotosinteza utilizează lumina şi o sursă de electroni pentru a genera energie şi a alimenta cu ea organismele. 

În lumea vie de azi, sursa de electroni este apa, oxigenul fiind un „produs secundar” al acestui proces. Dar nu există niciun indiciu că s-ar fi format oxigen atunci când a apărut pentru prima dată fotosinteza, acum aproximativ 3,4 milioane de ani; aşadar, primele organisme fotosintetizante îşi procurau probabil electroni prin descompunerea altor molecule, precum hidrogenul sulfurat, nu a apei.

Lucrurile s-au schimbat însă drastic acum 2,4 milioane de ani, când, după cum arată depozitele geologice de minerale oxidate, în atmosferă a început să se acumueze oxigen. Apăruse fotosinteza aşa cum o cunoaştem noi astăzi.

Pentru a înţelege cum s-au petrecut lucrurile, o echipă de oameni de ştiinţă de la California Institute of Technology a studiat roci foarte vechi din Africa de Sud, formate cu puţin înainte de momentul fatidic de acum 2,4 milioane de ani.

Analizele arată că, deşi aceste roci s-au format în condiţiile de anoxie (lipsa oxigenului) care predominaseră pe Pământ încă de la formarea planetei, tot manganul existent în aceste roci se depozitase acolo sub formă oxidată.

Dar, în absenţa oxigenului, manganul nu se oxidează cu uşurinţă, ci doar sub acţiunea unui catalizator. 

Cea mai bună explicaţie, spun cercetătorii, ar fi aceea că un organism fotosintetizant utiliza iniţial manganul ca sursă de electroni. „Răpind” electronii atomilor de mangan, rămâneau în urmă ioni de mangan, instabili, care reacţionau cu apa, formând oxizii descoperiţi de cercetători în roci. 

La plantele şi algele de azi, manganul încă joacă un  rol esenţial în fotosinteză. În structurile fotosintetizante din celulă se găsesc cristale de substanţe bogate în mangan, care furnizează electronii necesari în procesul de fotosinteză. Aceste cristale iau apoi electroni din moleculele de apă, pentru a-şi compensa deficitul. Acastă circulaţie permanentă a electronilor stă la baza descompunerii moleculelor de apă şi a generării oxigenului pe care îl respirăm.

Acest proces complex ar putea avea totuşi o origine simplă, după cum sugerează scenariul propus în 2007 de John Allen de la Queen Mary University din Londra, Marea Britanie, şi William Martin de la Universitatea din Düsseldorf, Germania. Ei consideră că fotosinteza de tip modern a apărut atunci când cianobacteriile timpurii au ajuns, din întâmplare, în ape cu conţinut bgat de mangan şi s-au adaptat rapid pentru a profita de această nouă sursă de electroni.

Ulterior, deoarece rezervele de mangan sunt relativ limitate şi nu pot fi exploatate la nesfârşit, cianobacteriile au dezvoltat o nouă strategie. Au incorporat manganul direct în structurile lor fotosintetizante şi l-au folosit ca pe un fel de baterie reîncărcabilă, luându-i electronii, apoi permiţându-i să îşi refacă stocul de electroni dintr-o altă resursă, care se găsea din abundenţă: apa.

Descoperirile făcute de echipa de la California Institute of Technology reprezentă dovada stadiului iniţial al acestui proces: un mediu anoxic (lipsit de oxigen) bogat în mangan care a fost privat de electroni şi lăsat astfel în starea sa oxidată, aproape sigur de către o cianobacterie primitivă. Este o dovadă geochimică importantă, care confirmă scenariile prezise de teoriile evoluţiei.

Sursa: New Scientist

Cele mai noi articole
Bulele de aer din gheața din Antarctica indică o cauză a scăderii oxigenului
Bulele de aer din gheața din Antarctica indică o cauză a scăderii oxigenului
Chiar este posibil să devii accidental alergic la carnea roșie. Explicația științifică
Chiar este posibil să devii accidental alergic la carnea roșie. Explicația științifică
Lusitania, nava care a contribuit la intrarea SUA în Primul Război Mondial
Lusitania, nava care a contribuit la intrarea SUA în Primul Război Mondial
Experții spun că Omicron este „cel mai exploziv și mai transmisibil virus din istorie”
Experții spun că Omicron este „cel mai exploziv și mai transmisibil virus din istorie”
„Soarele artificial” al Chinei a doborât un nou record mondial pentru fuziunea plasmei
„Soarele artificial” al Chinei a doborât un nou record mondial pentru fuziunea plasmei
Forțele Spetsnaz, arma cea mai de preț a Rusiei
Forțele Spetsnaz, arma cea mai de preț a Rusiei
Un vehicul electric inspirat de Tesla Cybertruck te-ar putea ajuta să cureți zăpada
Un vehicul electric inspirat de Tesla Cybertruck te-ar putea ajuta să cureți zăpada
Un dietetician explică de ce nu toate caloriile sunt la fel
Un dietetician explică de ce nu toate caloriile sunt la fel
Masculii tineri de elefant își controlează agresivitatea dacă în apropiere se află masculi mai în vârstă
Masculii tineri de elefant își controlează agresivitatea dacă în apropiere se află masculi mai în vârstă
Primul preşedinte american care a fost SILIT să îşi dea demisia
Primul preşedinte american care a fost SILIT să îşi dea demisia
Antenele de satelit Starlink ale lui Elon Musk, „un adevărat magnet” pentru pisici
Antenele de satelit Starlink ale lui Elon Musk, „un adevărat magnet” pentru pisici
Mercedes a dezvăluit o mașină electrică ce ar putea să depăşească bariera de 1.000 km autonomie
Mercedes a dezvăluit o mașină electrică ce ar putea să depăşească bariera de 1.000 km autonomie
Când va fi gata vaccinul-plasture împotriva Covid-19 dezvoltat de elvețieni
Când va fi gata vaccinul-plasture împotriva Covid-19 dezvoltat de elvețieni
Primul gigant al planetei. Craniul de doi metri al unui ihtiozaur gigant, descoperit de cercetători
Primul gigant al planetei. Craniul de doi metri al unui ihtiozaur gigant, descoperit de cercetători
Britanicii sau irlandezii au ajuns în Insulele Feroe înaintea vikingilor
Britanicii sau irlandezii au ajuns în Insulele Feroe înaintea vikingilor
Astrofizicienii au ajuns la concluzia că găurile negre supermasive ar putea avea „prieteni”
Astrofizicienii au ajuns la concluzia că găurile negre supermasive ar putea avea „prieteni”
Noul inamic al narvalului
Noul inamic al narvalului
Cum a descoperit Benjamin Franklin electricitatea: A folosit cu adevărat zmeul și cheia?
Cum a descoperit Benjamin Franklin electricitatea: A folosit cu adevărat zmeul și cheia?