Kiedy ostatnia misja Apollo była w drodze na Księżyc cztery dekady temu, jeden z astronautów wykonał migawkę, która należy do najbardziej znanych w historii NASA. Jest znany jako „niebieski marmur”, ponieważ pokazuje Ziemię z odległości około 28 000 mil jako jasną, wirującą i głównie niebieską kulę. Dominujący kolor nie był zaskakujący - to kolor oceanów, które pokrywają prawie trzy czwarte planety.
powiązana zawartość
- INFOGRAFICZNY: Światło według liczb
Ale Ziemia nie jest wyjątkowa pod względem posiadania wody. Jest wszędzie we wszechświecie; nawet ten zakurzony sąsiad Mars, jak się teraz okazało, był zalany.
To, co wyróżnia Ziemię, nie jest zabarwione na niebiesko, ale na zielono, zieleń, która najlepiej docenia się nie z kosmosu, ale z bliska - na świeżo wyciętym podmiejskim trawniku, w liliowych podkładkach na stawie żab, na stojaku z jodłami na zboczu góry . To zieleń chlorofilu i fotosyntezy.
Fotosynteza to podejście natury do energii słonecznej, jej sposób wykorzystania całej energii świetlnej pochodzącej od Słońca. Nowoczesne ogniwa słoneczne robią to za pomocą półprzewodników, a żniwa składają się z elektronów, które przepływają po wzbudzeniu ich przez fotony światła. W naturze elektrony są wzbudzane w chlorofilu pigmentowym, ale to tylko pierwszy krok. Energia jest ostatecznie magazynowana w wiązaniach chemicznych cukrów, które wraz z tlenem są produktami fotosyntezy.
Produkty te przekształciły Ziemię, tlen osłabiający atmosferę i cukry dostarczające pożywienie. Razem pozwoliły na długie i powolne kwitnienie życia, które ostatecznie obejmowało wiele organizmów - w tym ludzi - które nie mogą fotosyntezy.
Rośliny używają światła w ten pierwotny sposób przez dużą część istnienia Ziemi. Ale w jaki sposób uzyskali zdolność do fotosyntezy?
Krótka odpowiedź brzmi: ukradli go, około miliarda i pół roku temu, kiedy jednokomórkowe organizmy zwane protistami pochłonęły bakterie fotosyntezy. Z biegiem czasu, poprzez przeniesienie genów wspomaganych przez pasożyta, wchłonięte bakterie stały się funkcjonalną częścią protisty, umożliwiając mu przekształcenie światła słonecznego w pożywienie. „Ta trójka sprawiła, że tak się stało” - mówi biolog ewolucyjny Uniwersytetu Rutgers Debashish Bhattacharya. „Drzewo życia wymaga wielu wynalazków i kradzieży.” Wersja tej napędzanej światłem słonecznym, zawierającej chlorofil małej maszyny istnieje do dziś w komórkach roślinnych. Nazywa się to chloroplastem.
Naukowcy wciąż uczą się o złożonym procesie zwanym endosymbiozą, w którym komórka, podobnie jak protista, z jakiegoś powodu pochłania inne żywe stworzenia, tworząc coś zupełnie nowego w biologii.
Analizy genetyczne glonów przeprowadzone przez Bhattacharyę sugerują, że kluczowe wydarzenie endosymbiotyczne, które obdarzyło rośliny silnikiem fotosyntezy, miało miejsce tylko raz we wczesnej historii naszej planety, u wspólnego przodka - jednego mikroskopijnego protistę, który sprawił, że kolor zielony stał się najważniejszym kolorem na Ziemi.
To ostatnie odkrycie spełnia podstawową zasadę nauki: najprostsze wyjaśnienie jest zwykle najlepsze. Idea, że endosymbioza miałaby miejsce raz - zanim protisty rozdzieliłyby się i ewoluowały w różne gatunki - jest znacznie bardziej sensowna niż alternatywa: ta endosymbioza pojawiła się ponownie z każdym nowym rodzącym się gatunkiem.
Pozyskanie mechanizmów fotosyntezy dało tym wczesnym organizmom ogromną przewagę ewolucyjną, którą chętnie wykorzystywały. W ciągu następnych milionów lat ta zdolność do wykorzystania energii Słońca pomogła stworzyć ogromną różnorodność żywych istot na planecie. Wtedy, tak jak teraz, światło równało się życiu.
