פוטוסינתזה בלי אור

פוטוסינתזה בלי אור   \   אהוד קלפון

 

הבסיס לתהליך הפוטוסינתזה הוא אור, אולם במעמקי האוקיינוס האטלנטי התגלתה בקטריה המבצעת פוטוסינתזה גם ללא אור השמש. בשנת 2005, גילו החוקרים באוקיינוס האטלנטי (בעומק של 2500  מטרים) בקטריה המשתמשת בגופרית במטבוליזם עם מעט חמצן.

הבקטריה מנצלת את האור המועט (היוצא מאנרגיה הידרו- תרמית) המוקרן מזרם של מים חמים בטמפרטורה של 400 מעלות צלזיוס. זרם המים החמים העשירים בגופרית, בוקעים מקרקעית האוקיינוס ויוצרים אור חלש המספיק לבקטריות האלה כדי לבצע פוטוסינתזה. בקטריות אלה הנקראות  ( 1GSB  ) Green Sulfur Bacteria נאספו ממעמקי האוקיינוס וגודלו בתנאי מעבדה הדומים לתנאי הסביבה המקורית.

על פי בדיקת DNA  נמצא, שבקטריות אלה הן קרובות משפחה של הבקטריות הגדלות במעיינות גופרית באור השמש. אולם הן לא הבקטריות הקדומות שמהן התפתחו בקטריות הגופרית. הסיבה היא שבקטריות GSB1  יכולות לבצע פוטוסינתזה ללא אור השמש והאחרות זקוקות לאור השמש על מנת לבצע פוטוסינתזה.

הדבר היחיד המשותף  לשני מיני הבקטריות, הוא סביבת חיים עשירה בגופרית. תהליך ההטמעה - פוטוסינתזה ( Photosynthesis ) הרגיל, מתקיים בצמחים ירוקים בעלי כלורופיל. בתהליך משתתפים מים, פחמן דו חמצני ואנרגיית אור ובסוף התהליך נוצר חד סוכר- גלוקוזה. היצורים המבצעים פוטוסינתזה הם בעיקרם צמחים ירוקים המוגדרים  אוטוטרופים (יצרנים). את האנרגיה הם מפיקים מאור השמש תוך ניצול פחמן דו- חמצני הנמצא באוויר. צמחים ירוקים גורמים לפחמן דו- חמצני הנקלט מהאוויר, להתרכב עם המים שבצמח ליצירת מולקולת גלוקוזה.

זוהי פחמימה, המשמשת בסיס ליצירת תרכובות אורגניות בצמח הירוק. תהליך הפוטוסינתזה הוא הבסיס לקיום כל היצורים החיים על פני כדור הארץ. היצורים בעלי כלורופיל, הם היחידים המסוגלים לייצר תרכובות אורגניות (גלוקוזה) מתרכובות אנאורגניות. מהתרכובות האורגניות הנוצרות ביצורים האוטוטרופיים, (כגון צמחים ירוקים), ניזונים היצורים ההטרוטרופים (הרביבורים).  היצורים

המבצעים פוטוסינתזה הם, מקור המזון האורגני עבור כל יתר האורגניזמים ההטרוטרופים.

תהליך ההטמעה - פוטוסינתזה:   6CO2+ 6H2O --------C6H12O6 +6O2 מולקולות החמצן נוצרות בפוטוסינתזה כתוצר לוואי. הצמחים הירוקים ושאר היצורים המבצעים פוטוסינתזה, פולטים חמצן אל הסביבה ומעשירים אותה. בעקבות הופעתם לפני שלושה מיליארד שנה, התחיל לגדול בהדרגה אחוז החמצן באטמוספרה.

היום האטמוספרה מורכבת מ 21%  חמצן 78% חנקן 0.03% פחמן דו חמצני, ארגון, אדי מים, אבק ועוד. במהלך הזמן הגיאולוגי והאבולוציוני, התפתחו יצורים המסוגלים לנצל חמצן להפקת אנרגיה. אלו הם היצורים  האירוביים, שהם המפותחים יותר.

יש גם יצורים אנ- אירוביים שאינם זקוקים לחמצן על מנת להפיק את האנרגיה שהם צריכים לקיומם. פוטוסינתזה מתבצעת בכלורופלסט, הבנוי משני קרומי תא העוטפים נוזל צמיג. על אחד הקרומים מרוכזים פיגמנטים רבים כשהכלורופיל (הצבע הירוק) הוא הנפוץ ביותר. תפקיד הכלורופיל, בקליטת אנרגיית האור, לביצוע תהליך הפוטוסינתזה.

                                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                              

                                                           

 

 

Comments