Die Evolution der Photosynthese
Wie entstanden die Licht- und Dunkelreaktion der oxygenen Photosynthese?
Die oxygene Photosynthese gehört zu jenen autotrophen Stoffwechselreaktionen, die die Welt und die Evolution des Lebens am nachhaltigsten verändert haben. Mit Hilfe des Sonnenlichts spalten photosynthetisch aktive Lebewesen Wasser und wenden die daraus gewonnene Energie zur Herstellung organischer Moleküle wie Zucker auf. Als Abfallprodukt der Wasserspaltung entsteht freier Sauerstoff, der in die Ozeane und Atmosphäre entweicht.
Diese Stoffwechselreaktion ist eine der genialsten und zugleich verwickelsten, die wir kennen. In der Lichtreaktion arbeiten zwei Photosysteme zusammen, um dem Wasser Elektronen zu entreißen, die in der Dunkelreaktion zur Produktion organischer Moleküle genutzt werden. Und hier liegt das eigentlich Paradoxe: Wasser ist ein erstaunlich stabiles Molekül. Die Elektronen des Sauerstoffs zu bekommen, um die Energie für die Produktion von organischen Molekülen aus Kohlendioxid bereitzustellen, ist recht schwierig. Bei Kohlendioxid stellt sich das umgekehrte Problem. Es ist ebenfalls sehr stabil und hat kein chemisches Verlangen danach, weitere Elektronen aufzunehmen, um energiereiche organische Verbindungen zu bilden. Dies erfordert besondere Multiproteinkomplexe, die passgenau miteinander interagieren.
Wie die Hauptkomplexe der oxygenen Photosynthese, die jeweils ihre ganze eigene Evolutionsgeschichte haben, entstanden und aneinander koppelten, erörtern wir in unserem vierteiligen Video zur Evolution der Photosynthese.
Keywords: Evolution, Photosynthese, Lichtreaktion, Photosystem I, Photosystem II, Dunkelreaktion, Calvin-Benson-Zyklus