Muhtemelen bitkileri yeterince takdir etmiyorsunuz. Sorun değil - hiçbirimiz bilmiyoruz. Bitkiler olmuştur göz önüne alındığında bu gezegende bize indi hayatın dolambaçlı pembe dizi önemli bir oyuncu, bizim yapraklı arkadaşlar thanking varlığımızın her gün olmalıdır.
Dürüst olmak gerekirse, tüm hikaye o kadar karışık ve karmaşık ki, yeşil atalarımızın diğerlerinin evrimleşmesine nasıl izin verdiğine dair gerçeği asla bilemeyebiliriz, ancak hikayenin bir yönü kesinlikle fotosentez içeriyor - bir bitkinin güneş ışığından kendi yiyeceğini yapma yeteneği .
Fotosentez: Yaşamın Anahtarı
Georgia Üniversitesi Bitki Biyolojisi Bölümü'nde fahri profesör olan Gregory Schmidt, "Fotosentezi takdir etmenin harika bir yolu, Dünya atmosferini 'kardeş' gezegenlerimizin atmosferiyle karşılaştırmaktır," diyor . "Üç gezegen de oluştuklarında ve soğuduklarında büyük olasılıkla benzerdi, ancak hem Venüs hem de Mars'ın atmosferleri yüzde 95 karbondioksit (CO2), yüzde 2,7 nitrojen (N2) ve yüzde 0,13 oksijen (O2) içeriyor. Dünya'nın havası yüzde 77'dir. N2, yüzde 21 O2 ve yüzde 0,41 CO2 - bu sayı artmasına rağmen. Bu, atmosferimizde 800 gigaton karbondioksit olduğu anlamına gelir, ancak başka bir 10.000 gigaton - 10.000.000.000 ton - fosil kireçtaşı, kömür şeklinde eksik veya gömülü olduğu anlamına gelir. ve yağ. "
Başka bir deyişle, karbon milyarlarca yıldır atmosferden ve Dünya'nın kabuğuna kaçırıldı, bu gezegenin çok hücreli organizmalar tarafından yaşanabilir olmasının tek nedeni budur.
"Öyleyse, bu dramatik atmosferik değişim Dünya için nasıl oldu?" diye soruyor Schmidt. "Tek bir cevap var ve oldukça basit: Fotosentez, Dünya'nın evrimindeki en şaşırtıcı faktör."
Yeşil Devrim
FOTOSİNTEZ, arkadaşlar. Dünya oluştuktan yaklaşık bir milyar yıl sonra, yaşam ortaya çıktı - muhtemelen ilk önce bazı anaerobik bakteriler, hidrotermal menfezlerden çıkan kükürt ve hidrojeni bulamaç haline getirdi. Şimdi zürafalarımız var. Ama önce bakteri ve zürafalar arasındaki yolda adımlar 10.000 gigaton vardı: O eski bakteriler olarak adlandırılan bir termal algılama pigment gelişmesine yol açmıştır yeni hidrotermal kanalları bulma yolu, dışarı figürü vardı bakterioklorofil , hangi hala bazı bakteriler ısı tarafından üretilen kızılötesi sinyali tespit etmek için kullanın. Bu bakteriler , güneşten daha kısa, daha enerjik ışık dalga boylarını yakalayabilen ve onları bir güç kaynağı olarak kullanabilen bir pigment olan klorofil yapabilen torunların öncüleriydi .
Yani, özünde, bu bakteriler güneş ışığının enerjisini yakalamak için bir araç yarattı. Bir sonraki evrimsel sıçrama, kararlı bir enerji depolama aracı geliştirmeyi gerektirdi - protonları iç zarlarının bir tarafında diğerine karşı biriktirmeye teşvik eden bir tür güneş ışığı pili yarattı.
Yanan Su (Fotosistem II)
Bitki ve alg evriminin gerçek harikası, bir noktada, bu antik klorofil üreten bakterilerin oksijen üretmeye başlamış olmalarıdır. Sonuçta, milyarlarca yıl önce, atmosferde aslında çok az oksijen vardı ve pek çok erken dönem bakteri için zehirliydi (Dünya'daki oksijensiz yerlerde kalan anaerobik bakteriler için hala zehirlidir). Bununla birlikte, yeni güneş ışığını yakalama ve saklama süreci, katılan bakterilerin su yakmasını gerektirdi . Evet, itfaiyecilerin yangını söndürmek için kullandıkları şeyleri yaktılar.
Yanma süreci sadece oksidasyondur - elektronların bir atomdan koparılması ve bu elektronların diğerine aktarılması (buna indirgeme denir). İlk fotosentetik bakteriler, fotonları (temelde ışık parçacıkları) yakalamanın ve enerjilerini, enerji üretimi için kullanmak üzere protonlarının ve elektronlarının çoğunun suyunu çıkarmak için kullanmanın bir yolunu geliştirdiler.
3 milyar yıl önce Atılımların Atılımı, fotosentetik makinenin klorofilin aynı anda iki su molekülünü ayırabileceği noktaya kadar mükemmelleştirildiği zamandı - bugünlerde buna " Fotosistem II klorofil-protein kümesi " diyoruz .
Yeşil Piller (Fotosistem I)
Bu fotosentetik bakteriler suyu nasıl yakacaklarını ve bu kimyasal reaksiyondan gelen enerjiyi nasıl depolayacaklarını bulduklarında siyanobakteriler evrimleşti. Fotosentezde, Fotosistem II (su yanması), ikinci aşama olan Fotosistem I olmadan sürdürülemez ; bu, elektronların ilk adımda su moleküllerinden çekilerek çıkarılmasını ve bozulmadan önce kullanılmasını içerir. Fotosistem I bunu, bu elektronları kimyasal bir montaj hattına yapıştırarak yapar, böylece organizma bu zor kazanılmış enerjiyi tutabilir, bu da daha sonra bakterilerin gıda olarak kullanması için CO2'yi şekere dönüştürmek için kullanılır.
Kloroplastların Şafağı
Fotosistemler I ve II çözüldükten sonra, siyanobakteriler okyanusları ele geçirdi ve oksijen onların atık ürünü olduğu için Dünya atmosferinde bol miktarda bulunur hale geldi. Sonuç olarak, birçok bakteri aerobik hale geldi - yani metabolik süreçleri için oksijene ihtiyaç duydular (veya en azından tolere ettiler). Yaklaşık bir milyar yıl sonra, protozoa aerobik bakteri avını yok eden anaeroblar (büyümek için oksijene ihtiyaç duymayan bir organizma) olarak gelişti . Bakteri en az bir kez tamamen sindirilmedi, ancak hücre içinde kaldı ve sonunda oksijene tahammülsüz anaerobik organizmanın aerobik ortamla başa çıkmasına yardımcı oldu. Bu iki organizma birbirine yapışmış ve sonunda av organizması, mitokondri adı verilen bir hücre organeline dönüşmüştür .
Benzer bir senaryo yaklaşık 1 milyar yıl önce siyanobakterilerde meydana geldi. Bu durumda, aerobik bir protozoan muhtemelen bir siyanobakteri yuttu ve sonunda ev sahibinin içinde mağaza kurdu ve sonuçta tüm bitkiler için ortak olan küçük, zara bağlı bir organel ortaya çıktı: kloroplastlar .
Algler ve çok hücreli bitkiler evrimleşip bol miktarda CO2 ve Dünya atmosferindeki artan oksijenden yararlandıkça, kloroplastlar fotosentezin - Fotosistem I, II ve hatta daha karmaşık maddelerin - her hücrede düştüğü yer haline geldi. Tıpkı mitokondrilerde olduğu gibi, kendi DNA'larına sahiptirler ve zamanlarını bitki için ışık toplamakla harcarlar ve Dünya'daki yaşamın tüm temelini oluştururlar.
Şimdi Bu İlginç
Dünyanın ilk buzul çağı , muhtemelen siyanobakterilerin çok fazla oksijen üretmesi ve atmosferde sıcaklıkların düşmesine neden olacak kadar çok karbon yutması sonucu meydana geldi.
