Когда появился кислородный фотосинтез?

Космачевская О.В.
(«ХиЖ», 2021, №4)

Фотосинтез — это преобразование энергии солнечного света в энергию химических связей органических соединений. Это самый распространенный биохимический процесс, который может производить кислород, а может и не производить. Кислородный фотосинтез сыграл ключевую роль в эволюции всего живого. Кислород, выделяющийся в атмосферу в качестве побочного продукта разложения воды, расходовался на формирование озонового слоя и использовался в дыхании. Благодаря этому организмы смогли выйти на сушу и образовать сложные многоклеточные формы. До сих пор не известно, когда и у каких организмов появился первый кислородный фотосинтез. Считается, что он возник у цианобактерий примерно 2,5 миллиарда лет назад.

Исследовательская группа из Имперского колледжа (Лондон, Великобритания) решила проследить эволюцию фотосинтеза, производящего кислород. С помощью метода молекулярных часов ученые оценили скорость эволюции ключевых белков фотосинтеза (белки фотосистемы II), расщепляющих воду. Суть этого метода в том, что значимые замены аминокислот в белке или нуклеотидов в ДНК происходят более или менее регулярно, поэтому они могут быть использованы для расчета скорости эволюционного изменения белка или ДНК. В расчетах также учитывали время появления различных групп цианобактерий и наземных растений, которые имеют разновидности этих белков.

Сравнение темпов эволюции белков фотосинтеза и других древних белков (АТФ-синтазы, РНК-полимеразы, рибосомных белков) выявило, что у них схожие эволюционные пути. Это значит, что белки, катализирующие расщепление воды на кислород и водород, могли быть у самых первых форм жизни, которые возникли более 4 миллиардов лет назад. Затем с помощью метода реконструкции предковой последовательности in silico ученые воссоздали строение древних фотосинтетических белков.

Анализируя их, они пришли к выводу, что первичный кислородный фотосинтез был простым и низкоэффективным процессом. Для его усовершенствования и появления цианобактерий потребовалось более миллиарда лет. И еще два миллиарда лет ушло на возникновение растений.

Знание закономерностей эволюции фотосинтеза может быть полезно для конструирования искусственных фотосинтетических систем, катализирующих сложные химические реакции за счет энергии света.

(Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics, 2021, 6, полный текст)



123

Разные разности

15.10.2021 17:00:00

…взрослые люди с аутизмом, умственно неполноценные и страдающие расстройствами психики подвержены большему риску подцепить COVID-19 и тяжелее переносят болезнь, если это случилось…

…освещенность живота во время беременности сказывается на развитии мозга эмбриона – чем больше света, тем лучше

…креативная деятельность оказывает нейропротекторный эффект в пожилом возрасте

>>
08.10.2021 17:00:00

Отчего люди голодают в засушливых районах планеты вроде африканского Сахеля? Да от того, что потепление климата ведет к засухе, опустыниванию и потере урожая, скажет всякий. И будет не прав.

>>
23.09.2021 20:00:00

Высокая озабоченность людей глобальным потеплением скорее связана с высоким уровнем их достатка, чем с масштабом грядущих климатических неприятностей на территории их проживания.

>>
08.09.2021 17:00:00

…иммунная система борется с инфекциями с разной интенсивностью в зависимости от времени суток…

…чрезмерное пристрастие к кофе приводит к уменьшению объёма мозга и увеличивает риск развития деменции и инсульта…

…обнаружена значительная корреляция между моментом инерции барицентрического движения Солнца и изменениями среднегодовой температуры Мирового океана в местах основных океанических течений…


>>
24.08.2021 17:00:00

Время от времени китайцы пускаются в путешествия: кто в поиске лучшей доли, кто для удовольствия. Кто они, те китайцы, что едут в РФ в последние 30 лет? Подробное исследование провел социолог из Южно-Уральского университета А.А. Авдашкин.

>>