Фотоавтотрофы - это организмы, которые используют световую энергию и неорганический углерод для производства органических материалов. Эукариотические фотоавтотрофы используют поглощенную энергию через молекулы хлорофилла в своих хлоропластах, в то время как прокариотические фотоавтотрофы используют хлорофиллы и бактериохлорофиллы, присутствующие в их цитоплазме . Все известные фотоавтотрофы осуществляют фотосинтез . Примеры включают растения , водоросли и цианобактерии .
Происхождение и событие Великого окисления [ править ]
Химические и геологические данные указывают на то, что фотосинтезирующие цианобактерии существовали около 2,6 миллиарда лет назад, а аноксигенный фотосинтез происходил за миллиард лет до этого. [1] Кислородный фотосинтез был основным источником оксигенации и привел к Великому окислительному событию (кислородной катастрофе) примерно 2,4–2,1 миллиарда лет назад. [2] Хотя конец Великого окислительного события отмечен значительным снижением валовой первичной продуктивности, которое затмевает события вымирания, [3] развитие аэробного дыхания увеличенное извлечение энергии из органических молекул, что позволяет многоклеточному росту и разнообразию жизни на Земле.
Прокариотические фотоавтотрофы [ править ]
Прокариотические фотоавтотрофы включают цианобактерии , протеобактерии , Chloroflexi , Acidobacteria , Chlorobi , Firmicutes , Gemmatimondadetes и Eremiobacterota. [4]
Цианобактерии - единственная группа прокариот, осуществляющая оксигенный фотосинтез . Аноксигенных фотосинтетические бактерии используют PS I и PS II -как фотосистем , которые являются пигментными белковыми комплексами для захвата света. [5] Обе эти фотосистемы используют бактериохлорофилл . Существует несколько гипотез о том, как происходил оксигенный фотосинтез. Гипотеза утраты утверждает, что ФС I и ФС II присутствовали в аноксигенных предковых цианобактериях, от которых произошли различные ветви аноксигенных бактерий. [5] Гипотеза слияния утверждает, что фотосистемы слились позже посредством горизонтального переноса генов . [5]Самая последняя гипотеза предполагает, что PS I и PS II произошли от неизвестного общего предка с белковым комплексом, который кодировался одним геном. Затем эти фотосистемы специализировались на тех, которые встречаются сегодня. [4]
Эукариотические фотоавтотрофы [ править ]
Эукариотические фотоавтотрофы включают красные водоросли , гаптофиты , страменопилы , криптофиты , хлорофиты и наземные растения . [6] Эти организмы осуществляют фотосинтез через органеллы, называемые хлоропластами, и, как полагают, возникли около 2 миллиардов лет назад. [1] Сравнение генов хлоропластов и цианобактерий убедительно свидетельствует о том, что хлоропласты возникли в результате эндосимбиоза с цианобактериями.которые постепенно утратили гены, необходимые для свободного существования. Однако трудно определить, произошли ли все хлоропласты в результате одного первичного эндосимбиотического события или нескольких независимых событий. [1]
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Олсон, Джон М .; Бланкеншип, Роберт Э. (2004). «Размышляя об эволюции фотосинтеза» . Фотосинтез Исследования . 80 (1–3): 373–386. DOI : 10,1023 / Б: PRES.0000030457.06495.83 . ISSN 0166-8595 . PMID 16328834 . S2CID 1720483 .
- ^ Ходжскисс, Малкольм SW; Крокфорд, Питер В .; Пэн, Юнбо; Wing, Boswell A .; Хорнер, Тристан Дж. (27.08.2019). «Коллапс производительности, чтобы положить конец Великому окислению Земли» . Труды Национальной академии наук . 116 (35): 17207–17212. DOI : 10.1073 / pnas.1900325116 . ISSN 0027-8424 . PMC 6717284 . PMID 31405980 .
- ^ Лайонс, Тимоти У .; Рейнхард, Кристофер Т .; Планавский, Ноа Дж. (Февраль 2014 г.). «Подъем кислорода в раннем океане и атмосфере Земли» . Природа . 506 (7488): 307–315. DOI : 10,1038 / природа13068 . ISSN 0028-0836 . PMID 24553238 . S2CID 4443958 .
- ^ a b Санчес-Баракальдо, Патрисия; Кардона, Танай (февраль 2020 г.). «О происхождении кислородного фотосинтеза и цианобактерий» . Новый фитолог . 225 (4): 1440–1446. DOI : 10.1111 / nph.16249 . ISSN 0028-646X . PMID 31598981 .
- ^ a b c Бьёрн, Ларс (июнь 2009 г.). «Эволюция фотосинтеза и хлоропластов» . Современная наука . 96 (11): 1466–1474.
- ^ Юн, Хван Су; Hackett, Jeremiah D .; Чинилья, Клаудиа; Пинто, Габриэле; Бхаттачарья, Дебашиш (май 2004 г.). «Молекулярная хронология происхождения фотосинтетических эукариот» . Молекулярная биология и эволюция . 21 (5): 809–818. DOI : 10.1093 / molbev / msh075 . ISSN 1537-1719 . PMID 14963099 .
