당신은 아마 식물에 대해 충분히 감사하지 않을 것입니다. 괜찮습니다. 우리 중 누구도하지 않습니다. 식물이되었습니다 점을 감안 이 행성에 우리를 착륙 삶의 복잡한 드라마의 주요 플레이어, 우리는 우리의 잎이 많은 친구 감사 우리의 존재를 매일해야한다.
솔직히, 전체 이야기가 너무 복잡하고 복잡해서 우리 녹색 조상이 다른 모든 사람들을 어떻게 진화시킬 수 있었는지에 대한 진실을 결코 알지 못할 수도 있지만 이야기의 한 측면은 확실히 광합성과 관련이 있습니다. 즉, 식물 이 햇빛에서 음식 을 스스로 만들 수있는 능력 입니다.
광합성 : 생명의 열쇠
조지아 대학 식물 생물학과 명예 교수 인 그레고리 슈미트 (Gregory Schmidt)는“광합성을 감상하는 가장 좋은 방법은 지구 대기와 우리 '자매'행성의 대기를 비교하는 것입니다 . "세 행성은 모두 형성되고 냉각되었을 때 비슷했을 가능성이 높지만 금성과 화성 의 대기 는 95 %의 이산화탄소 (CO2), 2.7 %의 질소 (N2), 0.13 %의 산소 (O2)를 가지고 있습니다. 지구의 공기는 77 %입니다. N2, 21 % O2 및 0.41 % CO2-비록 그 수가 증가하고 있음을 의미합니다. 이는 우리 대기에 800 기가 톤의 이산화탄소가 있다는 것을 의미합니다. 그러나 또 다른 10,000 기가 톤-10,000,000,000 톤이 화석 석회암, 석탄의 형태로 누락되거나 묻혀 있습니다. 그리고 기름. "
다시 말해, 탄소는 수십억 년 동안 대기에서 지구 지각으로 밀수되어 왔으며, 이것이이 행성이 다세포 유기체가 살 수있는 유일한 이유입니다.
"어떻게 지구에 극적인 대기 변화가 일어 났습니까?" Schmidt에게 묻습니다. "답은 하나 뿐이며 매우 간단합니다. 광합성, 지구 진화의 가장 놀라운 요소입니다."
녹색 혁명
광합성, 친구들. 지구가 형성된 지 약 10 억년 후에 생명체가 나타났습니다. 아마도 처음에는 일부 혐기성 박테리아로서 열수 배출구에서 나오는 황과 수소를 빨아 들였습니다. 이제 기린이 생겼습니다. 그러나 최초의 박테리아와 기린 사이에는 1 만 기가 톤의 계단이있었습니다. 고대 박테리아는 새로운 열수 배출구를 찾는 수단을 찾아야했고, 이로 인해 일부 박테리아는 여전히 박테리아 엽록소 라고하는 열 감지 색소를 개발했습니다. 열에 의해 생성 된 적외선 신호를 감지하는 데 사용합니다. 이 박테리아는 엽록소를 만들 수있는 후손의 선조였습니다 . 색소 인 엽록소 는 태양에서 더 짧고 더 에너지있는 빛의 파장을 포착하여 전력 원으로 사용할 수 있습니다.
따라서 본질적으로이 박테리아는 햇빛의 에너지를 포착하는 수단을 만들었습니다. 다음 진화의 도약은 안정적인 에너지 저장 수단을 찾아야했습니다. 즉, 양성자가 내부 막의 한쪽면과 다른 쪽면에 축적되도록하는 일종의 태양 전지를 만들었습니다.
불타는 물 (Photosystem II)
식물과 조류 진화의 진정한 경이는 어느 시점에서이 고대 엽록소 생성 박테리아가 산소를 생성하기 시작했다는 사실입니다. 결국 수십억 년 전에 실제로 대기에는 산소가 거의 없었고 초기 박테리아에 독성이있었습니다 (지구의 산소가없는 곳에 남아있는 혐기성 박테리아에는 여전히 독성이 있습니다). 그러나 햇빛을 포착하고 저장하는 새로운 과정은 참여하는 박테리아가 물 을 태우는 데 필요했습니다 . 네, 소방관들이 불을 끄는 데 사용하는 물건을 태 웠습니다.
연소 과정은 단지 산화입니다. 한 원자에서 전자를 떼어 내고 그 전자를 다른 원자로 옮기는 것 (환원이라고 함)입니다. 초기 광합성 박테리아는 광자 (기본적으로 빛의 입자)를 포획하고 에너지를 사용하여 많은 양성자와 전자의 물을 제거하여 에너지 생산에 사용하는 방법을 개발했습니다.
돌파구의 돌파구는 30 억년 전에 엽록소가 두 개의 물 분자를 동시에 분할 할 수있을 정도로 광합성 기계가 완성되었을 때 일어났습니다. 오늘날 우리는 이것을 " Photosystem II 엽록소-단백질 클러스터 "라고 부릅니다 .
녹색 배터리 (Photosystem I)
시아 노 박테리아 는이 광합성 박테리아가 물을 태우고 그 화학 반응으로부터 에너지를 저장하는 방법을 알아 내면서 진화했습니다. 광합성에서 Photosystem II (물 연소)는 두 번째 단계 인 Photosystem I 없이는 실제로 지속될 수 없습니다 . 첫 번째 단계에서 물 분자에서 스와핑 된 전자를 빼앗아 붕괴되기 전에이를 활용하는 것을 포함합니다. Photosystem I은 이러한 전자를 화학 조립 라인에 붙임으로써 유기체가 힘들게 얻은 에너지를 유지할 수 있도록하여이를 수행합니다. 그러면 CO2를 설탕으로 변환하여 박테리아가 음식으로 사용할 수 있습니다.
엽록체의 새벽
Photosystems I과 II가 분류되자 남조류가 바다를 점령했고 산소가 폐기물이기 때문에 지구 대기에 풍부 해졌습니다. 그 결과 많은 박테리아가 호기성이되었습니다. 즉, 신진 대사 과정을 위해 산소를 필요로하거나 적어도 내약성있게되었습니다. 약 10 억년 후, 원생 동물은 호기성 세균 먹이를 깎아내는 혐기성 생물 (성장을 위해 산소가 필요하지 않은 유기체)으로 진화했습니다 . 적어도 한 번은 박테리아가 완전히 소화되지는 않았지만 세포 내에 머물렀고 결국 산소를 차단하는 혐기성 유기체가 호기성 환경에 대처하도록 돕습니다. 이 두 유기체는 서로 붙어 있었고 결국 먹이 유기체는 미토콘드리아 라고 불리는 세포 소기관으로 진화했습니다 .
약 10 억년 전에 시아 노 박테리아에서도 비슷한 시나리오가 발생했습니다. 이 경우 호기성 원생 동물은 아마도 시아 노박 테 리움을 먹어 치 웠고, 결국 숙주 내부에 가게를 세웠고, 결과적으로 모든 식물에 공통적 인 작은 막 결합 세포 기관인 엽록체가 생겼습니다 .
조류와 다세포 식물이 진화하고 지구 대기의 풍부한 CO2와 산소 증가로부터 혜택을 받음에 따라 엽록체는 광합성 (광계 I, II 및 훨씬 더 복잡한 물질)이 각 세포에서 내려가는 곳이되었습니다. 미토콘드리아와 마찬가지로 그들은 자신의 DNA를 가지고 있으며 식물을위한 빛을 수확하는 데 바쁘게 시간을 보내며 지구 생명체의 전체 기반을 만듭니다.
이제 흥미 롭 네요
지구 최초의 빙하기 는 아마도 남조류가 너무 많은 산소를 생성하고 대기에서 너무 많은 탄소를 흡수하여 기온이 급락 한 결과 일 것입니다.
