Jump to content

Фотоавтотрофизм

Колонка Виноградского, показывающая фотоавтотрофы фиолетовым и зеленым цветом.

Фотоавтотрофы — это организмы , которые могут использовать световую энергию солнечного света и элементы (такие как углерод ) из неорганических соединений для производства органических материалов, необходимых для поддержания собственного метаболизма (т. е. автотрофии ). Такая биологическая деятельность известна как фотосинтез , и примеры таких организмов включают растения , водоросли и цианобактерии .

Эукариотические фотоавтотрофы поглощают фотонную энергию посредством фотопигмента хлорофилла ( порфирина производного ) в своих эндосимбионтных хлоропластах , тогда как прокариотические фотоавтотрофы используют хлорофиллы и бактериохлорофиллы, присутствующие в свободно плавающих цитоплазматических тилакоидах или, в редких случаях, мембраносвязанных производных сетчатки, таких как бактериородопсин . Подавляющее большинство известных фотоавтотрофов осуществляют фотосинтез, который производит кислород в качестве побочного продукта , в то время как небольшое меньшинство (например, галоархеи и сероредуцирующие бактерии ) осуществляет аноксигенный фотосинтез .

Происхождение и великое событие окисления

[ редактировать ]

Химические и геологические данные указывают на то, что фотосинтезирующие цианобактерии существовали около 2,6 миллиардов лет назад, а аноксигенный фотосинтез имел место за миллиард лет до этого. [1] Кислородный фотосинтез был основным источником свободного кислорода и привел к Великому событию окисления примерно 2,4–2,1 миллиарда лет назад на границе неоархея и палеопротерозоя . [2] Хотя конец Великого окисления ознаменовался значительным снижением валовой первичной продуктивности , которое затмило события вымирания, [3] развитие аэробного дыхания позволило обеспечить более энергичный метаболизм органических молекул, что привело к , а также позволило симбиогенезу и эволюции эукариот разнообразить сложную жизнь на Земле.

Прокариотические фотоавтотрофы

[ редактировать ]

К прокариотическим фотоавтотрофам относятся Cyanobacteria , Pseudomonadota , Chloroflexota , Acidobacteriota , Chlorobiota , Bacillota , Gemmatimonadota и Eremiobacterota. [4]

Цианобактерии — единственная группа прокариот, осуществляющая оксигенный фотосинтез . Аноксигенные фотосинтезирующие бактерии используют PSI- и PSII -подобные фотосистемы , которые представляют собой пигментно-белковые комплексы для улавливания света. [5] Обе эти фотосистемы используют бактериохлорофилл . Существует множество гипотез о том, как развился кислородный фотосинтез. Гипотеза потери утверждает, что PSI и PSII присутствовали в аноксигенных предках цианобактерий, 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 PSI и PSII произошли от неизвестного общего предка с белковым комплексом, кодируемым одним геном. Эти фотосистемы затем специализировались на те, которые встречаются сегодня. [4]

Эукариотические фотоавтотрофы

[ редактировать ]

К эукариотическим фотоавтотрофам относятся красные водоросли , гаптофиты , страменопилы , криптофиты , хлорофиты и наземные растения . [6] Эти организмы осуществляют фотосинтез посредством органелл, называемых 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] Некоторые брахиоподы ( Gigantoproductus ) и двустворчатые моллюски ( Tridacna ) также развили фотоавтотрофию. [7]

  1. ^ Jump up to: а б с Олсон, Джон М.; Бланкеншип, Роберт Э. (2004). «Размышления об эволюции фотосинтеза» . Исследования фотосинтеза . 80 (1–3): 373–386. дои : 10.1023/B:PRES.0000030457.06495.83 . ISSN   0166-8595 . ПМИД   16328834 . S2CID   1720483 .
  2. ^ Ходжскисс, Малкольм С.В.; Крокфорд, Питер В.; Пэн, Юнбо; Винг, Босуэлл А.; Хорнер, Тристан Дж. (27 августа 2019 г.). «Падение производительности положит конец Великому окислению Земли» . Труды Национальной академии наук . 116 (35): 17207–17212. Бибкод : 2019PNAS..11617207H . дои : 10.1073/pnas.1900325116 . ISSN   0027-8424 . ПМК   6717284 . ПМИД   31405980 .
  3. ^ Лайонс, Тимоти В.; Рейнхард, Кристофер Т.; Планавский, Ной Дж. (февраль 2014 г.). «Повышение содержания кислорода в раннем океане и атмосфере Земли» . Природа . 506 (7488): 307–315. Бибкод : 2014Natur.506..307L . дои : 10.1038/nature13068 . ISSN   0028-0836 . ПМИД   24553238 . S2CID   4443958 .
  4. ^ Jump up to: а б Санчес-Баракальдо, Патрисия; Кардона, Танаи (февраль 2020 г.). «О происхождении оксигенного фотосинтеза и цианобактерий» . Новый фитолог . 225 (4): 1440–1446. дои : 10.1111/nph.16249 . hdl : 10044/1/74260 . ISSN   0028-646X . ПМИД   31598981 .
  5. ^ Jump up to: а б с Бьёрн, Ларс (июнь 2009 г.). «Эволюция фотосинтеза и хлоропластов» . Современная наука . 96 (11): 1466–1474.
  6. ^ Юн, Хван Су; Хакетт, Джеремия Д.; Чинилья, Клаудия; Пинто, Габриэле; Бхаттачарья, Дебашиш (май 2004 г.). «Молекулярная хронология происхождения фотосинтезирующих эукариот» . Молекулярная биология и эволюция . 21 (5): 809–818. дои : 10.1093/molbev/msh075 . ISSN   1537-1719 . ПМИД   14963099 .
  7. ^ Джордж Р. МакГи-младший (2019). Конвергентная эволюция на Земле. Уроки поиска внеземной жизни . МТИ Пресс. п. 47. ИСБН  9780262354189 . Проверено 23 августа 2022 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 59a30fd6b361539504bfec3e652966e4__1721383860
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/59/e4/59a30fd6b361539504bfec3e652966e4.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Photoautotrophism - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)