Cum a schimbat fotosinteza lumea
+ zoom
Cianobacteriile sunt microorganisme care, în urmă cu miliarde
de ani, au „inventat” fotosinteza - procesul care a determinat o
schimbare radicală în evoluţia vieţuitoarelor.
Galerie foto (1)
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
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu