Məlumat

Hər hansı bir heyvan fotosintez edə bilərmi?

Hər hansı bir heyvan fotosintez edə bilərmi?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Bitkilər və heyvanlar aşağıdakı fərqli xüsusiyyətlərə malikdir:

  • Bitkilər fotosintez yolu ilə günəş enerjisindən yaşayır, günəş enerjisindən şəkər və karbon qazından oksigen çıxarmaq üçün istifadə edirlər ki, bu da onlara enerji verir. Heyvanlar yaradılmış şəkər və oksigen bitkilərindən yaşayır və enerjiləri üçün karbon qazı istehsal edirlər.
  • Bitkilər yerə bağlanmış halda heyvanlar planetin ətrafında hərəkət edə bilirlər.

Aydındır ki, heyvanlar yaxınlıqda olmayan bitkilərdən daha əlçatan bir bitki olmadan sağ qalmaq üçün daha çətin vaxt keçirirlər. Bu məntiqlidir, çünki bitkilər olmadığı halda günəş enerjisi həmişə var.

Deməli mənim sualım belədir: Fotosintez edə bilən heyvanlar varmı? Aydındır ki, bitki kimi əzəmətli bir heyvanın faydası olmayacaq, çünki o, enerjisi üçün başqa bitkiləri yeyir və həmişə olduğu yerdən yetişən bitkilər olmaya bilər.

Amma heyvanların enerji istehsalı üçün günəşdən və karbon qazından istifadə etməsi o qədər də axmaq səslənmir.

  • Gecə heyvanları da yuxuda enerji toplaya bilirdilər.
  • Bitkilərdən daha asan, heyvanlar heç bir şeyin günəş işığına mane olmadığından əmin ola bilər.
  • Bir çox heyvan aclıq dövrlərindən keçir, çünki qida qıtdır, bəziləri üçün bu dövr yüksək günəş işığı ilə birləşir. (quru mövsüm f.e.) (REDET: Bu sadəcə bir fikirdir, təbii ki, fotosintez üçün su tələb olunur ki, bu da suda yoxdur. quru mövsüm. Ancaq yenə də kifayət qədər su ilə isti dövrdə, bəzən mövcud bitki örtüyündən qidalanmaq üçün çox heyvan var.)

Artıq nəzərə aldığım bəzi şeylər:

  • Bilirəm ki, bitkilərin kütləsi kiçik (günəş işığını toplaya bildikləri sahə ilə müqayisədə) və statik olduqları üçün heyvanlar qədər enerjiyə ehtiyac duymurlar. Əsas səbəb budurmu?
  • Mən bilirəm ki, f.e. sürünənlər, amma əslində bütün soyuqqanlı heyvanlar artıq günəş enerjisindən istifadə edirlər. Amma onlar yalnız günəşin istiliyindən bədənlərini isitmək üçün istifadə edirlər, fotosintez etmirlər.

5 cavab var, hamısı "bəli" (birincisi mübahisəli olsa da).

  1. Birincisi: ən azı biri var Öz xlorofilini istehsal edə bilən heyvan:

    Yaşıl dəniz şlakı qismən heyvan, qismən bitki kimi görünür. Bu, bitki piqmenti xlorofilini istehsal edən ilk canlıdır.

    Dəniz şlakları Yeni İngiltərə və Kanadada duzlu bataqlıqlarda yaşayır. Yaşıl piqment xlorofilini yaratmaq üçün lazım olan genləri oğurlamaqla yanaşı, şlaklar fotosintez aparmaq üçün istifadə etdikləri xloroplastlar adlanan kiçik hüceyrə hissələrini də oğurlayırlar. Xloroplastlar, bitkilər kimi günəş işığını enerjiyə çevirmək üçün xlorofildən istifadə edərək, enerji qazanmaq üçün yemək yemək ehtiyacını aradan qaldırır.

    Məqalədəki şlak Elysia chlorotica kimi görünür.

    Elysia chlorotica, yosun qidalarından gələn xloroplastlar vasitəsilə günəş enerjisindən istifadə edən "günəş enerjisi ilə işləyən dəniz şlaklarından biridir". Dəniz heterokont yosunlarının Vaucheria litorea xloroplastları ilə hüceyrəaltı endosimbiotik əlaqədə yaşayır.

    YENİLƏNİB: @Teige'nin şərhinə görə, bu tapıntı bir qədər mübahisəlidir.


  2. İkincisi, heyvanlar öz xlorofillərini istehsal etməməlidirlər və bunun əvəzinə simbiotik olaraq Fotosintezdən istifadə edən orqanizmlərə sahib olmalıdırlar - məs. yosunlar və siyanobakteriyalar. Bu yanaşma adlanır Fotosintetik simbiozlar.

    Ümumilikdə Baldauf (2003) tərəfindən müəyyən edilmiş 55 eukaryotik qrupun 27-si (49%) fotosintetik simbiontlara və ya onların törəmələrinə, plastidlərə malik olan nümayəndələrə malikdir. Bunlara çoxhüceyrəli eukariotların üç əsas qrupu daxildir: eukariotlar və siyanobakteriyalar arasında ən qədim simbiozun törəmələri olan bitkilər; çoxu yosun və ya siyanobakteriyalarla likenləşdirilmiş göbələklər; və heyvanlar. Bizə, müəlliflərə və yəqin ki, bir çox oxucuya heyvanların fotosintez etmədiyi öyrədildi. Bu ifadə o mənada doğrudur ki, heyvanları törədən nəsil plastidlərə malik deyil, geniş mənada yanlışdır: bir çox heyvanlar yosunlar və ya siyanobakteriyalarla simbioz yolu ilə fotosintez edirlər.

    Nəzərə alın ki, bununla tanınan orqanizmlərin əksəriyyəti göbələklər və bəzi nadir onurğasızlar (mərcanlar, midyalar, meduzalar, süngərlər, dəniz anemonları) olsa da, buna bənzər onurğalıların ən azı bir nümunəsi var - xallı salamander (Ambystoma maculatum)


  3. Qeyri-xlorofil sintezi

    • 2010-cu ildə Tel-Əviv Universitetinin tədqiqatçıları tərəfindən aparılan bir araşdırma, Şərq hornetinin (Vespa orientalis) adlı bir piqmentdən istifadə edərək günəş işığını elektrik enerjisinə çevirdiyini aşkar etdi. ksantopterin. Vikipediyaya görə, bu, heyvanlar aləminin üzvünün fotosintezlə məşğul olmasının ilk elmi sübutudur.

    • 2010-cu ildən başqa bir kəşf, ehtimal ki, ikinci bir sübutdur:

      Arizona Universitetinin bioloqları tədqiqatçı Nensi Moran və Tayler Jarvik noxud aphidlərinin bitki kimi öz karotenoidlərini hazırlaya biləcəyini kəşf etdilər. Moran mətbuata açıqlamasında "Baş verənlər bir göbələk geni aphidə daxil oldu və kopyalandı" dedi.

      Onların tədqiqat məqaləsi http://www.sciencemag.org/content/328/5978/624-dir və onlar bunu yekun hesab etmirdilər:

      Komanda xəbərdarlıq edir ki, aphidlərin həqiqətən fotosintez qabiliyyətinə malik olduğuna əmin olmaqdan əvvəl daha çox araşdırmaya ehtiyac var.


  4. Üçüncüsü, necə başa düşdüyünüzdən asılı olaraq fotosintez, günəş işığı enerjisini çevirən digər kimyəvi reaksiyaları daxil edə bilərsiniz.

    Cavab "xlorofil vasitəsilə həyata keçirilən adi 6H2O + 6CO2 ----------> C6H12O6+ 6O2 reaksiyası"dırsa, №1,#2 cavablarına baxın.

    Ancaq termini hərfi tərcümə etsəniz (işıqdan istifadə edərək yeni molekulların sintezi), o zaman insanların xolesterol sayəsində etdiyi günəş işığından Vitamin D əmələ gətirmə prosesini də daxil edə bilərsiniz (link)


  5. Qeyri-bioloji cavab.

Yan bonus olaraq, Ophiocordyceps sinensis yarı heyvan yarı bitki (çox elmi cəhətdən IMHO deyil) kimi istinad edilir. Amma fotosintez etmir.


Mən indi bu sualın dublikatı kimi qeyd olunan başqa bir suala cavab verməyə hazır idim. Cavabım burada qəbul edilmiş cavaba uyğun yeni məlumat əlavə edir, ona görə də onu burada dərc etmək qərarına gəldim…

Bu fikrə yaxınlaşan bir şey üçün uzun müddətdir namizədlərdən biri yaşıl dəniz şlakıdır Elysia chlorotica yosunlardan əldə edilən xloroplastlardan istifadə edir Vaucheria litorea. Müxtəlif dəlillər dəniz şlakının həzm traktının hüceyrələrindəki bu xloroplastların uzunömürlülüyünün mollyusk genomuna köçürülmüş yosun genlərinin olması ilə izah edildiyini göstərir. Bununla belə, dəniz şlakında cücərmə xətti DNT-nin ən son analizi belə bir üfüqi gen transferi üçün heç bir dəlil aşkar etməmişdir. Görünür, dəniz şlakında yosun genləri və yosun gen ifadəsi üçün bütün sübutlar indi somatik yolla əldə edilmiş yosun DNT-si ilə izah edilməlidir.

Bhattaçarya və b. (2013) Elysia chlorotica Yumurtasının DNT-nin Genom Təhlili Bu Kleptoplastik Mollyuskanın Germ Xəttinə Horizontal Gen Transferi üçün Heç Bir Dəlil Vermir. Mol. Biol. Təkamül. epub çapdan qabaq


Qranalar membrana qapalı disk formalı bölmələrdən ibarət yığınlardır. Bu disklər tikaloidlər adlanır və işığa bağlı reaksiyaların baş verdiyi yerdir. Qrananı əhatə edən maye stromadır. İşıqdan asılı olmayan reaksiyalar stromada baş verir.

İşığa bağlı reaksiyalar hidrogen və oksigen atomlarını parçalayaraq enerjidən istifadə edir və ötürür. Elektronlar fotosintezin növbəti mərhələsində istifadə olunan enerji olan ATP-ni yaratmaq üçün bir sıra zülallar boyunca ötürüldükləri elektron nəqliyyat zəncirindən keçir.


Fotosintezin mərhələləri

İşıq reaksiyaları

İşıq reaksiyaları cisimlərdə baş verir tilakoid membranlar bitki hüceyrələrinin xloroplastlarından. Tilakoidlər sıx şəkildə yığılmış protein və ferment qruplarına malikdir fotosistemlər. Bu sistemlərdən ikisi var ki, onlar elektronları və hidrogenləri sudan çıxarmaq və onları ADP və NADP + kofaktorlarına ötürmək üçün bir-biri ilə birlikdə işləyirlər. Bu fotosistemlər, elektronların onların içindən necə axdığına zidd olaraq, kəşf edildiyi ardıcıllıqla adlandırılmışdır. Aşağıdakı şəkildə göründüyü kimi, işıq enerjisi ilə həyəcanlanan elektronlar əvvəlcə keçir fotosistem II (PSII) və sonra vasitəsilə fotosistem I (PSI) NADPH yaratdıqları üçün. ATP protein tərəfindən yaradılır ATP sintazaADP-yə fosfat qruplarının əlavə edilməsi üçün hidrogen atomlarının yığılmasından istifadə edir.

Bütün sistem aşağıdakı kimi işləyir. Fotosistem bir sıra zülalları əhatə edən və birləşdirən müxtəlif zülallardan ibarətdir piqment molekulları. Piqmentlər müxtəlif fotonları udan və elektronlarının həyəcanlanmasına imkan verən molekullardır. Xlorofil a bu sistemlərdə istifadə edilən əsas piqmentdir və elektron buraxmazdan əvvəl son enerji transferini toplayır. Fotosistem II su molekulunu parçalamaq üçün işıq enerjisindən istifadə edərək elektronların bu prosesinə başlayır, bu da elektronları süzərkən hidrogeni buraxır. Daha sonra elektronlar plastokinondan, daha çox hidrogen buraxan ferment kompleksindən keçir. tilakoid boşluğu. Elektronlar daha sonra sitoxrom kompleksi və plastosiyanindən keçərək fotosistem I-ə çatır. Bu üç kompleks bir elektron daşıma zənciri, mitoxondriyada göründüyü kimi. Fotosistem I daha sonra bu elektronlardan NADP +-nın NADPH-ə endirilməsini idarə etmək üçün istifadə edir. İşıq reaksiyaları zamanı əlavə ATP ATP-nin meydana gəlməsini sürətləndirmək üçün hidrogen molekullarının böyük gradientindən istifadə edən ATP sintazasından gəlir.

Calvin Cycle

Onunla elektron daşıyıcıları NADPH və ATP hamısı elektronlarla yüklənir, bitki artıq saxlanıla bilən enerji yaratmağa hazırdır. Bu müddət ərzində baş verir Calvin Cycle, mitoxondriyada görülən limon turşusu dövrünə çox oxşardır. Bununla belə, limon turşusu dövrü 3 karbonlu molekullardan ATP digər elektron daşıyıcılarını yaradır, Kalvin dövrü isə NADPH və ATP istifadə edərək bu məhsulları istehsal edir. Aşağıdakı qrafikdə göründüyü kimi, dövrü 3 mərhələdən ibarətdir.


Kiçik Yaşıl Böcək İlk Fotosintetik Heyvan ola bilər

Bu məqaləni yenidən nəzərdən keçirmək üçün Profilimə daxil olun, sonra Saxlanmış hekayələrə baxın.

Bu məqaləni yenidən nəzərdən keçirmək üçün Profilimə daxil olun, sonra Saxlanmış hekayələrə baxın.

Noxud aphidləri günəş işığını toplamaq və enerjini metabolik məqsədlər üçün istifadə etmək üçün görünməmiş bir qabiliyyətə sahib ola bilər. Bu, onu fotosintez kimi güclərə malik olduğu bilinən yeganə heyvan növü edəcək.

[tərəfdaş heyvanlarda görmə, sümük böyüməsi və vitamin istehsalı kimi mühüm funksiyalar üçün istifadə edilən bir piqment növü olan karotenoidlərə aiddir. Bütün tanınmış heyvanlar bunları təbii olaraq narıncı-qırmızı birləşmələri sintez edən bitkiləri, yosunları və göbələkləri yeyərək əldə edirlər.

Hələ 2010-cu ildə Arizona Universitetinin bioloqları tədqiqatçı Nensi Moran və Tayler Jarvik noxud aphidlərinin bitki kimi öz karotenoidlərini hazırlaya biləcəyini kəşf etdilər. "Baş verənlər bir göbələk geni aphidə daxil oldu və kopyalandı" dedi Moran mətbuata açıqlamasında.

Fransadakı Sophia Agrobiotech İnstitutundan entomoloq Alain Robichon böcəklərin metabolik cəhətdən bu qədər bahalı kimyəvi maddələr hazırlamasının səbəbini öyrənmək istəyib.

Karotenoidlər aphid bədəninin rənginə cavabdehdir və tədqiqatçılar böcəklərin ətraf mühit şəraitindən asılı olaraq rəng dəyişdirdiyini aşkar etdilər. Optimal mühitlərdə aphidlər orta miqdarda karotenoidlər əmələ gətirir və narıncı olur. Soyuqda böcəklər yüksək səviyyədə karotenoidlərə malikdir və yaşıl olur. Resursları məhdud olan ərazilərdə aphidlər demək olar ki, piqmentdən məhrumdur və ağ rəngdə doğulur.

Komanda daha sonra aphidlərin adenozin trifosfat (ATP) səviyyələrini ölçdü - canlı orqanizmlərdə enerji ötürülməsini ölçmək üçün bir üsul - və təəccüblü nəticələr əldə etdi. Yaşıl aphidlər ağ olanlara nisbətən əhəmiyyətli dərəcədə daha çox ATP istehsal edir və narıncı aphidlər qaranlıqda saxlanandan daha çox günəş işığına məruz qaldıqda daha çox ATP yaradır.

Tədqiqatçılar həmçinin portağal aphidlərini əzdilər və onların karotenoidlərini təmizlədilər ki, işığı udmaq və bu enerjini ötürə bilən bu ekstraktlar olduğunu nümayiş etdirdilər. Bütün bunlar, sintez edilmiş piqmentlərin, aphidlərin günəş işığından enerji istifadə edə biləcəyi foto-induksiya edilmiş elektron ötürülməsi sisteminə kömək edə biləcəyini göstərir.

Komanda xəbərdarlıq edir ki, aphidlərin həqiqətən fotosintez qabiliyyətinə malik olduğuna əmin olmaqdan əvvəl daha çox araşdırmaya ehtiyac var. Tədqiqatçılar həmçinin bu qabiliyyətin ətraf mühitin stresi zamanı ehtiyat kimi istifadə oluna biləcəyini düşünürlər.


8.1 Fotosintezin icmalı

Bu bölmənin sonunda siz aşağıdakıları edə biləcəksiniz:

  • Fotosintezin digər canlı orqanizmlər üçün əhəmiyyətini izah edin
  • Fotosintezdə iştirak edən əsas strukturları təsvir edin
  • Fotosintezin substratlarını və məhsullarını müəyyənləşdirin

Fotosintez yer üzündəki bütün canlılar üçün vacibdir, həm bitkilər, həm də heyvanlar ondan asılıdır. Bu, günəş işığından yaranan enerjini tuta bilən və onu hər bir orqanizmin maddələr mübadiləsini gücləndirmək üçün istifadə etdiyi kimyəvi birləşmələrə (karbohidratlara) çevirən yeganə bioloji prosesdir. O, həm də bir çox canlı orqanizmlər üçün lazım olan oksigen mənbəyidir. Qısacası, günəş işığının enerjisi elektronlara enerji vermək üçün “tutulur” və onların enerjisi şəkər molekullarının kovalent bağlarında saxlanılır. Bu kovalent bağlar nə qədər davamlı və sabitdir? Bu gün kömür və neft məhsullarının yandırılması nəticəsində əldə edilən enerji, Karbon Dövründə 350-200 milyon il əvvəl fotosintez nəticəsində əldə edilən və saxlanılan günəş işığı enerjisini təmsil edir.

Bitkilər, yosunlar və siyanobakteriyalar adlanan bir qrup bakteriya fotosintez edə bilən yeganə orqanizmlərdir (Şəkil 8.2). Öz qidalarını istehsal etmək üçün işıqdan istifadə etdikləri üçün onlara fotoavtotroflar (hərfi mənada “işıqdan istifadə edən öz-özünə qidalananlar”) deyilir. Heyvanlar, göbələklər və digər əksər bakteriyalar kimi digər orqanizmlər heterotroflar (“digər qidalandırıcılar”) adlanır, çünki onlar enerji ehtiyacları üçün fotosintetik orqanizmlər tərəfindən istehsal olunan şəkərlərə etibar etməlidirlər. Üçüncü çox maraqlı bakteriya qrupu şəkəri günəş işığının enerjisindən istifadə etməklə deyil, qeyri-üzvi kimyəvi birləşmələrdən enerji çıxarmaqla sintez edir. Bu səbəbdən onlara kemoautotroflar deyilir.

Fotosintezin əhəmiyyəti təkcə günəş işığının enerjisini tuta bilməsində deyil. Axı, soyuq bir gündə günəşə çıxan bir kərtənkələ günəş enerjisini isinmək üçün istifadə edə bilər. davranış termorequlyasiyası. Bunun əksinə olaraq, fotosintez həyati əhəmiyyət kəsb edir, çünki o, bir yol olaraq inkişaf etmişdir enerjini günəş radiasiyasından (“foto” hissə) enerjiyə qədər karbohidrat molekullarının karbon-karbon bağlarında (“-sintez” hissəsi) saxlayır. Bu karbohidratlar heterotrofların tənəffüs yolu ilə ATP sintezini gücləndirmək üçün istifadə etdikləri enerji mənbəyidir. Beləliklə, fotosintez Yer kürəsinin ekosistemlərinin 99 faizini təmin edir. Canavar kimi bir üst yırtıcı maralı ovladıqda (Şəkil 8.3), canavar günəşin səthindəki nüvə reaksiyalarından görünən işığa, fotosintezə, bitki örtüyünə gedən enerji yolunun sonundadır. , marallara və nəhayət canavarlara.

Fotosintezin əsas strukturları və xülasəsi

Fotosintez görünən günəş işığının, karbon qazının (az enerjili) və substrat kimi suyun xüsusi dalğa uzunluqlarını tələb edən çox mərhələli prosesdir (Şəkil 8.4). Proses başa çatdıqdan sonra o, oksigeni buraxır və qliseraldehid-3-fosfat (G3P), həmçinin sadə karbohidrat molekulları (yüksək enerji) əmələ gətirir ki, onlar daha sonra qlükoza, saxaroza və ya onlarla digər şəkər molekullarından hər hansı birinə çevrilə bilər. Bu şəkər molekullarında bütün canlıların yaşaması üçün lazım olan enerji və enerjili karbon var.

Fotosintez üçün kimyəvi tənlik aşağıdakı kimidir (Şəkil 8.5):

Tənlik sadə görünsə də, fotosintez zamanı baş verən bir çox addım əslində olduqca mürəkkəbdir. Fotoavtotrofların günəş işığını qidaya çevirməsinin təfərrüatlarını öyrənməzdən əvvəl, iştirak edən strukturlarla tanış olmaq vacibdir.

Əsas fotosintetik strukturlar

Bitkilərdə fotosintez ümumiyyətlə bir neçə hüceyrə təbəqəsindən ibarət yarpaqlarda baş verir. Fotosintez prosesi mezofil adlanan orta təbəqədə baş verir. Karbon dioksid və oksigenin qaz mübadiləsi stomata (tək: stoma) adlanan kiçik, tənzimlənən açılışlar vasitəsilə baş verir, bu da qaz mübadiləsinin və su balansının tənzimlənməsində rol oynayır. Stomalar adətən yarpağın alt tərəfində yerləşir və bu, yarpağın yuxarı səthində yüksək temperatur səbəbindən su itkisini minimuma endirməyə kömək edir. Hər bir stoma osmotik dəyişikliklərə cavab olaraq şişkinlik və ya daralma yolu ilə stomatanın açılmasını və bağlanmasını tənzimləyən qoruyucu hüceyrələrlə əhatə olunur.

Bütün avtotrof eukaryotlarda fotosintez xloroplast adlanan orqanoid daxilində baş verir. Bitkilər üçün xloroplast tərkibli hüceyrələr əsasən mezofildə olur. Xloroplastlar ikiqat membran zərfinə malikdirlər (xarici membran və daxili membrandan ibarətdir) və ata-babadan qədim sərbəst yaşayan siyanobakteriyalardan əmələ gəlirlər. Xloroplastın içərisində tilakoidlər adlanan disk formalı strukturlar var. Tilakoid membranda yerləşmiş xlorofil, işıq və bitki materialı arasında ilkin qarşılıqlı təsirdən məsul olan piqment (işığı udan molekul) və elektron daşıma zəncirini təşkil edən çoxsaylı zülallar var. Tilakoid membran tilakoid lümen adlanan daxili boşluğu əhatə edir. Şəkil 8.6-da göstərildiyi kimi, tilakoid yığını qranum adlanır və qranumu əhatə edən maye ilə dolu boşluq stroma və ya “yataq” adlanır (stoma və ya “ağız” ilə qarışdırılmamalıdır, yarpaq epidermisinin açılışı). .

Vizual əlaqə

İsti, quru gündə bitkilərin qoruyucu hüceyrələri suyu qorumaq üçün stomalarını bağlayır. Bunun fotosintezə necə təsiri olacaq?

Fotosintezin iki hissəsi

Fotosintez iki ardıcıl mərhələdə baş verir: işıqdan asılı reaksiyalar və işıqdan asılı olmayan reaksiyalar. İşığa bağlı reaksiyalarda günəş işığından gələn enerji xlorofil tərəfindən udulur və bu enerji yığılmış kimyəvi enerjiyə çevrilir. İşıqdan asılı olmayan reaksiyalarda, işığa bağlı reaksiyalar zamanı toplanan kimyəvi enerji, karbon qazından şəkər molekullarının yığılmasına səbəb olur. Buna görə də, işıqdan asılı olmayan reaksiyalar işıqdan reaktiv kimi istifadə etməsələr də, işləmək üçün işıqdan asılı reaksiyaların məhsullarını tələb edirlər. Bununla yanaşı, işıqdan asılı olmayan reaksiyaların bir neçə fermenti işıqla aktivləşdirilir. İşığa bağlı reaksiyalar enerjini müvəqqəti saxlamaq üçün müəyyən molekullardan istifadə edir: Bunlara deyilir. enerji daşıyıcıları. Enerjini işıqdan asılı reaksiyalardan işıqdan asılı olmayan reaksiyalara keçirən enerji daşıyıcıları enerji baxımından zəngin olduqları üçün “dolu” hesab edilə bilər. Enerji buraxıldıqdan sonra “boş” enerji daşıyıcıları daha çox enerji əldə etmək üçün işığa bağlı reaksiyaya qayıdırlar. Şəkil 8.7 xloroplastın içərisində işıqdan asılı və işıqdan asılı olmayan reaksiyaların baş verdiyi komponentləri təsvir edir.

Öyrənməyə keçid

Fotosintez haqqında daha çox öyrənmək üçün linkə klikləyin.

Gündəlik Bağlantı

Baqqal mağazasında fotosintez

Birləşmiş Ştatlarda əsas ərzaq mağazaları süd, ət, məhsul, çörək, dənli bitkilər və s. kimi şöbələrə bölünür. Hər bir koridorda (Şəkil 8.8) müştərilərin almaq və istehlak etmək üçün yüzlərlə, hətta minlərlə müxtəlif məhsullar var.

Böyük bir çeşid olsa da, hər bir maddə son nəticədə fotosintezlə əlaqələndirilə bilər. Ət və süd məhsulları arasında əlaqə, çünki heyvanlar bitki mənşəli qidalarla qidalanırdı. Çörəklər, taxıllar və makaronlar əsasən fotosintezdən asılı bitkilərin toxumları olan nişastalı taxıllardan gəlir. Bəs desertlər və içkilər? Bütün bu məhsulların tərkibində şəkər var - saxaroza bitki məhsuludur, disakariddir, birbaşa fotosintezdən yaranan karbohidrat molekuludur. Üstəlik, bir çox maddələr bitkilərdən daha az açıq şəkildə əldə edilir: Məsələn, kağız məhsulları ümumiyyətlə bitki məhsullarıdır və bir çox plastiklər (məhsullar və qablaşdırma kimi boldur) “yosunlardan” (birhüceyrəli bitkiyə bənzər orqanizmlər və siyanobakteriyalar) əldə edilir. Ədviyyat koridorunda demək olar ki, hər bir ədviyyat və ləzzət yarpaq, kök, qabıq, çiçək, meyvə və ya gövdə kimi bir bitki tərəfindən istehsal edilmişdir. Nəhayət, fotosintez insanın istehlak etdiyi hər yeməyə və hər qidaya bağlanır.

Amazon Associate olaraq biz uyğun alışlardan qazanırıq.

Bu kitabı sitat gətirmək, paylaşmaq və ya dəyişdirmək istəyirsiniz? Bu kitab Creative Commons Attribution License 4.0-dır və siz OpenStax-ı atribut etməlisiniz.

    Əgər siz bu kitabın hamısını və ya bir hissəsini çap formatında yenidən yayırsınızsa, o zaman hər bir fiziki səhifəyə aşağıdakı atribusiyanı daxil etməlisiniz:

  • Sitat yaratmaq üçün aşağıdakı məlumatdan istifadə edin. Bunun kimi sitat alətindən istifadə etməyi məsləhət görürük.
    • Müəlliflər: Mary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung Choi
    • Nəşriyyat/veb saytı: OpenStax
    • Kitabın adı: Biologiya 2e
    • Buraxılış tarixi: 28 mart 2018-ci il
    • Yer: Hyuston, Texas
    • Kitabın URL-i: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
    • Bölmə URL: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis

    © 7 yanvar 2021 OpenStax. OpenStax tərəfindən hazırlanan dərslik məzmunu Creative Commons Attribution License 4.0 lisenziyası əsasında lisenziyalaşdırılıb. OpenStax adı, OpenStax loqosu, OpenStax kitab üzlükləri, OpenStax CNX adı və OpenStax CNX loqosu Creative Commons lisenziyasına tabe deyil və Rays Universitetinin əvvəlcədən və açıq yazılı razılığı olmadan təkrar istehsal edilə bilməz.


    Günəş enerjisi ilə işləyən dəniz şlakları: Elysia chlorotica

    Nisbətən inkişaf etmiş anatomiya və fiziologiyaya baxmayaraq, heyvan bədənləri günəş enerjisindən birbaşa istifadə edə bilməz (insan dərisində D vitamini istehsalı kimi reaksiyalar istisna olmaqla) və daxili olaraq qida istehsal edə bilər. Hüceyrələrində xloroplastlar yoxdur, buna görə də onlar birbaşa və ya dolayı yolla yaşamaq üçün bitkilərdən və ya digər fotosintetik orqanizmlərdən asılıdırlar. Gözəl şərq zümrüd elysia (Elysia chlorotica) bu problemin maraqlı həllini tapmış bir heyvandır.

    Şərq zümrüd eliziyası dəniz ilbizinin bir növüdür. Amerika Birləşmiş Ştatlarının və Kanadanın şərq sahillərində dayaz suda tapıldı. Şlak təxminən bir düym uzunluğundadır və yaşıl rəngdədir. Bədəni tez-tez kiçik ağ ləkələrlə bəzədilib.

    Elysia chlorotica üzən zaman bədəninin yanlarından uzanan parapodiya adlanan geniş, qanadvari strukturlara malikdir. Parapodiya dalğalanır və damara bənzər strukturlara malikdir, bu da şlakı suya düşmüş yarpaq kimi göstərir. Bu görünüş heyvanı kamuflyaj etməyə kömək edə bilər. Heyvan bərk səth üzərində sürünərkən parapodiya bədən üzərində bükülür.

    Bu fotoşəkillər şərq zümrüd eliziyasının böyüdülmüş görünüşünü göstərir. Ox parapodiyadakı həzm sisteminin xloroplastla dolu budaqlarından birinə işarə edir.


    Yaşıl Dəniz Slug hissəsi Heyvan, Hissə Bitkidir

    Bu məqaləni yenidən nəzərdən keçirmək üçün Profilimə daxil olun, sonra Saxlanmış hekayələrə baxın.

    Bu məqaləni yenidən nəzərdən keçirmək üçün Profilimə daxil olun, sonra Saxlanmış hekayələrə baxın.

    SEATTLE - Xlorofili bitki kimi əmələ gətirən ilk heyvan olmaq üçün kifayət qədər gen oğurlayan dəniz şlamları üçün yaşıl olmaq asandır.

    Özü yarpaq şəklindədir, şlak Elysia chlorotica artıq fotosintez edən orqanoidləri və yosunlardan bəzi genləri oğurlamaqda şöhrət qazanıb. Tampadakı Cənubi Florida Universitetindən Sidney K. Pirs deyir ki, indi məlum oldu ki, şlak heyvan orqanizmində bütöv bir bitki kimyəvi istehsal yolunu işlətmək üçün kifayət qədər oğurlanmış məhsul əldə edib.

    Pirs yanvarın 7-də İnteqrasiya və Müqayisəli Biologiya Cəmiyyətinin illik toplantısında bildirib ki, şlaklar günəş işığından enerji tutan bitkilərdə yaşıl piqment olan xlorofilin ən çox yayılmış formasını istehsal edə bilir. Pirs radioaktiv izləyicidən istifadə edərək şlakların xlorofil a adlı piqmenti əmələ gətirdiyini və sadəcə şlakların qidalandığı yosunlardan oğurlanan xlorofil ehtiyatlarına güvənmədiyini göstərdi.

    Charlestondakı The Citadeldən onurğasız zooloq Con Zardus, "Bu, bir bitki və heyvanın birləşməsi ola bilər - bu, sadəcə gözəldir" dedi.

    Mikroblar asanlıqla genləri dəyişdirir, lakin Zardus çoxhüceyrəli krallıqlar arasında axan genlərin başqa təbii nümunəsini düşünə bilmədiyini söylədi.

    Pirs, bu yaşıl şlakın fotosintezin nemətlərini paylaşan canlı mikrobları saxlayan mərcan kimi heyvanlardan çox uzaq olduğunu vurğuladı. Bu ev sahiblərinin əksəriyyəti partnyor hüceyrələrini bütövlükdə ev hüceyrələrinin arasında yarıqlarda və ya ciblərdə sıxışdırır. Pirs şlakı isə yediyi yosunlardan hüceyrələrin yalnız hissələrini, xloroplastlar adlanan kiçik yaşıl fotosintetik orqanoidləri götürür. Şlakın yüksək budaqlanmış bağırsaq şəbəkəsi bu oğurlanmış bitləri əhatə edir və onları şlak hüceyrələrinin içərisində saxlayır.

    Bəzi əlaqəli şlaklar da xloroplastları udur, lakin E. chlorotica Təkcə orqanoidləri təxminən bir il ərzində bütün şlak ömrü boyu işlək vəziyyətdə saxlayır. Şlak, mövcud olduqda yosun filamentlərinin daxili orqanlarını asanlıqla sorar, lakin yaxşı işıqda birdən çox yemək vacib deyil. Elm adamları göstərdilər ki, gənc şlak ilk xloroplast yeməyini Vaucheria yosunlarının bir neçə sevimli növündən birindən çıxardıqdan sonra, şlak ömrünün sonuna qədər bir daha yemək məcburiyyətində qalmır. Bunun üçün yalnız günəş vannası qəbul etmək lazımdır.

    Lakin xloroplastların davamlı xlorofil və fotosintez zamanı istifadə olunan digər birləşmələrə ehtiyacı var. Doğma yosun hüceyrələrində xloroplastlar təzə tədarük üçün yosun hüceyrə nüvələrindən asılı idi. Pirs, sürgündə bu qədər uzun müddət işləmək üçün "xloroplastlar yosunları tərk edərkən özləri ilə bir fincan götürə bilərdilər" dedi.

    Əvvəlki göstərişlər var idi ki, şlakdakı xloroplastlar təkcə yığılmış ehtiyatlarla işləmir. 2007-ci ildən başlayaraq, Pirs və onun həmkarları, eləcə də başqa bir komanda, birbaşa yosunlardan qaldırılan şlaklarda fotosintezlə əlaqəli bir neçə gen tapdılar. Heç vaxt yosunlarla qarşılaşmamış dəniz şlakları belə "yosun" fotosintez genlərini daşıyır.

    Görüşdə Pirs xlorofil sintezi yolunda fermentlər üçün şlak genomunda daha çox borc götürülmüş yosun genlərinin tapılmasını təsvir etdi. Bütün birləşmənin yığılması təxminən 16 ferment və çoxlu hüceyrə komponentlərinin əməkdaşlığını tələb edir. Pirs və həmkarları xloroplastları yenidən təmin etmək üçün həqiqətən yeni xlorofil a yarada biləcəyini görmək üçün ən azı beş ay qidalanmayan və həzm tullantılarını buraxmağı dayandırmış şlaklara müraciət etdilər. O, şlakların tərkibində hələ də yosunlardan təmizlənmiş xloroplastların olduğunu, lakin tüklü yosun döşəklərinin hər hansı digər hissəsinin uzun müddət həzm edilməli olduğunu söylədi.

    Şlaklara radioaktiv karbonla işarələnmiş amin turşusu verdikdən sonra Pirs və onun həmkarları xlorofil a kimi radioaktiv məhsulu müəyyən etdilər. Radioaktiv işarələnmiş birləşmə şlakların qaranlıqda oturmasına icazə verdikdən sonra günəş vannası qəbul etdikdən sonra ortaya çıxdı. Jurnalda işin təfərrüatlarını əks etdirən məqalənin dərc olunması planlaşdırılır Simbioz.

    Prinsipcə sağlam skeptisizmi qorumağa çalışdığını söyləyən Zardus, komandanın yosunların çirklənməsinə necə nəzarət etdiyi haqqında daha çox eşitmək istərdi. O deyir ki, götürülmüş fotosintez imkanları maraqlıdır. Yosunların və heyvanların genomlarının qarışdırılması, şübhəsiz ki, təkamül tarixini izləməyi çətinləşdirə bilər. O, həyat ağacında yaşıl dəniz şlakının "budaq uclarının toxunma ehtimalını artırdığını" söylədi.

    Los-Ancelesdəki Occidental Kollecində xərçəngkimilər bioloqu Gary Martin "qəribədir" dedi. "Təkamüldə atılan addımlar təsəvvür etdiyimdən daha yaradıcı ola bilər."


    Fotosintezin faydaları

    Nəzəri olaraq, bitkilərin günəş enerjisindən birbaşa hüceyrə enerjisi istehsal etmək üçün istifadə etməsi mümkün olardı. Bunun əvəzinə, bitkilər şəkər istehsal edir, daha sonra bir bitki hüceyrəsi udulmuş enerjiyə daxil ola bilmədən əvvəl tənəffüs yolu ilə parçalanmalıdır.

    Günəş enerjisindən istifadənin bu dairəvi yolunun faydası ondan ibarətdir ki, şəkərlər sonradan istifadə üçün saxlanıla bilər. Hüceyrə enerjisi çox qısa müddətə malikdir və adətən mövcud olduqdan çox qısa müddət sonra istifadə olunur. Fotosintezdən istifadə edərək, bitkilər günəş olmadığı zaman, yəni gecə və ya qışda istifadə etmək üçün günəş mövcud olduqda enerji ehtiyatları qura bilirlər.

    Yaxşı şəraitdə bitkilər yaşamaq və böyümək üçün lazım olduğundan daha çox şəkər istehsal edirlər. Bitki toxumasının böyüməsi heyvanların, bakteriyaların, göbələklərin və protistlərin həyatını dəstəkləyir.

    Bu orqanizmlər birbaşa və ya dolayı yolla fotosintez edən orqanizmlərin enerji təchizatı ilə dəstəklənəcəklər. Otlayan kimi tanınan bir çox heyvan bitki materialı ilə qidalanır. Bakteriyalar bitkilərdə və bitkilərdə yaşayır. Bir çox bakteriya və göbələk növləri ölü bitki materialını ‘parçalanma’ adlı prosesdə parçalayaraq dəstəklənir.

    Bioman Biology tərəfindən istehsal olunan – fotosintez oyununu oynayaraq öyrənin

    Son redaktə: 12 oktyabr 2016-cı il

    PULSUZ 6 Həftəlik Kurs

    Biologiyaya PULSUZ 6 həftəlik e-poçt kursumuza daxil olmaq üçün məlumatlarınızı daxil edin.

    Heyvanlar, bitkilər, təkamül, həyat ağacı, ekologiya, hüceyrələr, genetika, biologiya sahələri və s. haqqında məlumat əldə edin.

    Uğurlar! Təsdiq e-poçtu indi qeyd etdiyiniz e-poçt ünvanına göndərildi. E-poçtlarınızı yoxlayın və 6 həftəlik kursumuza başlamaq üçün linki tıkladığınızdan əmin olun.

    Əsas Biologiya: Giriş

    Həmçinin Amazon, Book Depository və bütün digər yaxşı kitab mağazalarında mövcuddur.


    Bir heyvan var ki, oksigensiz sağ qalır

    2010-cu ildə biologiya dərsliklərinin yenidən yazılmalı olduğu görünürdü. Aralıq dənizinin dibində, Yer kürəsinin ən ekstremal mühitlərindən birində, bir araşdırma qrupu bütün həyatını oksigensiz yaşaya bilən bir heyvanın sübutunu tapdı.

    Digər milyonlarla tanınan heyvan növlərindən heç biri bunu edə bilməz. Bəzi formada oksigen çox vaxt heyvan həyatı üçün həyati əhəmiyyət kəsb edir. Bununla belə, bu canlıların mövcudluğu bu nəzəriyyədə bir deşik açdı və Yerdəki həyatı dərk etməyimizə geniş təsir göstərdi.

    Kiçik Aralıq dənizi heyvanları loriciferans adlı bir qrupa aiddir və o qədər qeyri-adi bir heyvan qrupudur ki, 1980-ci illərə qədər kəşf edilməmişdir.

    L'Atalante hövzəsinin dibindəki palçıq tamamilə oksigensiz olduğundan, komanda "daha yüksək həyat formaları" tapacağını gözləmirdi.

    Loriciferans böyük bir amöba ölçüsündədir. Dənizlərin dibində palçıqlı çöküntülərdə yaşayırlar. Amma guya o palçıqda heyvanların nəfəs alması üçün bir qədər oksigen olmalıdır. Aralıq dənizinin dibindəki L'Atalante hövzəsindəki palçıq yoxdur.

    On il ərzində İtaliyanın Marche Politexnik Universitetində Roberto Danovaro və onun həmkarları L'Atalante hövzəsinin dərinliklərində trol çəkdilər. O, səthin 3,5 km altında, Kritin qərb sahilindən təxminən 200 km (124 mil) məsafədə yerləşir. Hövzənin daxili hissəsi oksigendən tamamilə məhrumdur, çünki dəniz dibinin altında basdırılmış qədim duz yataqları okeanda həll olunaraq suyun əlavə duzlu və sıx olmasına səbəb olur.

    Sıx su yuxarıdakı normal oksigenlə zəngin dəniz suyu ilə qarışmır və dəniz dibindəki vadilərdə sıxılır. Oksigensiz su 50.000 ildən çoxdur ki, mövcuddur.

    L'Atalante hövzəsinin dibindəki palçıq tamamilə oksigensiz olduğundan, komanda "daha yüksək həyat formaları" tapacağını gözləmirdi və bu, əsasən heyvanlar və orada yaşayan ndash deməkdir. Amma əslində onlar palçıqda inkişaf edən üç yeni loriciferan növünü tapdılar.

    Canlıların mübarizə aparmalı olduğu təkcə sıfır oksigen səviyyəsi deyil. Loriciferans zəhərli sulfidlərlə əhatə olunmuşdur və o qədər duzlu suda yaşayır ki, normal hüceyrələr qurudulmuş qabıqlara çevrilir.

    Heyvanların həqiqətən oksigensiz yaşadıqlarını təcrübələr vasitəsilə təsdiqləmək üçün 10 il çəkdik

    Danovaro deyir: "Biz onları ilk dəfə görəndə buna inana bilmədik". "Bu tədqiqatdan əvvəl Aralıq dənizinin dərinliklərində yalnız iki [loriciferan] nümunəsi tapılmışdı. Anoksik olmayan hövzənin 10 kvadrat santimetrində Aralıq dənizinin qalan hissəsindən daha çox orqanizm var idi!"

    Ancaq ən böyük sürpriz, kiçik heyvanların ümumiyyətlə oksigen olmadan sağ qalması idi.

    Danovaro deyir: "Biz bilirdik ki, bəzi heyvanlar, məsələn, parazit yastı qurd nematodları həyatlarının bir hissəsini oksigensiz, bağırsaqda yaşaya bilərlər". "Lakin onlar bütün həyat dövrlərini bu şəkildə keçirmirlər. Bizim kəşfimiz heyvanların metabolizmi ilə bağlı bütün əvvəlki düşüncələrə və fərziyyələrə meydan oxudu."

    Onun sözlərinə görə, bu, onların kəşfinə digər alimlərin inanmasını çətinləşdirib. "Həqiqətən də, əvvəlcə özümüz buna inanmadıq. Təcrübələr vasitəsilə heyvanların həqiqətən də oksigensiz yaşadıqlarını təsdiqləmək üçün 10 il çəkdik."

    Bu təcrübələri yerinə yetirmək çətin idi. Alimlər canlı heyvanları səthə çıxara bilmədilər, çünki səyahət onları dərhal öldürəcəkdi. Onların edə biləcəyi şey kiçik heyvanları dəniz dibində həyat əlamətləri üçün sınaqdan keçirmək idi.

    Yalnız canlı hüceyrələr tərəfindən qəbul edilən flüoresan molekulların lorisiferanların bədənlərinə daxil edildiyini göstərdilər. Onlar həmçinin yalnız aktiv fermentlərin mövcudluğuna reaksiya verən bir ləkə istifadə etdilər. Ləkə l'Atalante-də tapılan digər mikroskopik heyvanların açıq-aşkar ölü qalıqlarından deyil, hövzədəki lorisiferanlarla reaksiya verdi.

    Tədqiqatçıların nümunələri anoksik su hövzəsinə nə qədər yaxınlaşsa, bir o qədər az canlı lorisifer tapdılar.

    What's more, some of the loriciferans appeared to have eggs in their bodies, suggesting that they were reproducing. Others loriciferans were found in the process of shedding their shell and moulting, a further indication that they were alive.

    Finally, the loriciferans in l'Atalante were completely intact and not at all decomposed &ndash unlike other microscopic animals the researchers found in the salty, oxygen-absent environment.

    After this careful work Danovaro and his colleagues made their findings public: the loriciferans were, indeed, living in an environment completely devoid of oxygen. Their 2010 paper, published in the journal BMC Biologiyası, was a scientific sensation.

    Even so, some other researchers are not convinced. A second team visited the Mediterranean in 2011 to examine for themselves the loriciferans and their unusual environment. Their findings, which were published late in 2015, challenge the idea that the loriciferans really do live without oxygen.

    Joan Bernhard at the Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts led this second team. She and her colleagues collected mud and water samples from just above the anoxic pools of L'Atalante. Due to technical difficulties, the pools themselves were too dense for their remotely operated vehicle to penetrate.

    If the tiny animals really were dead and inhabited by bacteria, this would have been obvious

    The team found the same species of loriciferans discovered by Danovaro. But these loriciferans were living in environments with normal levels of oxygen, and in the upper layers of the sediment above the anoxic pools, which had low levels of oxygen.

    The closer the researchers' samples came to the anoxic basin of water, the fewer living loriciferans they found.

    Bernhard argues that it is extremely unlikely that loriciferans would be adapted to live both in areas totally without oxygen and high in salt, and also in environments with plentiful oxygen and normal levels of salt.

    Instead, her team argues that cadavers of dead loriciferans could have floated down into the muddy sediments of the L'Atalante basin, where they were inhabited by "body-snatching" bacteria. Many species of bacteria are known to be able to live without oxygen, and they could have incorporated the biomarkers into the loriciferans' bodies, potentially fooling Danovaro and his colleagues into believing that the loriciferans were alive.

    However, in June 2016 Danovaro and his team came back fighting against this alternative scenario. They say that, because Bernhard's team did not collect mud samples from the areas of the basin that are permanently without oxygen, they cannot be sure that loriciferans do not live there.

    All lifeforms on Earth must generate energy if they are to eat, reproduce, grow and move around

    Danovaro's team also points out that, if the tiny animals really were dead and inhabited by bacteria, this would have been obvious when the loriciferans were examined under a microscope. But, in fact, the loriciferans showed no sign of being decayed and decomposed by microbes. Additionally, no bacteria were seen living inside the loriciferans, and a dye used to stain living tissue stained all parts of the loriciferans' bodies, not just the parts where bacteria would likely colonise a dead animal.

    Finally, they say that the thick layers of ancient mud deposits further support their argument.

    "We were able to prove that these animals were present in different layers within the mud," says Danovaro. "Some of the layers are several thousand years old and so, if these animals were just dead and preserved, it's a bit unbelievable that the animals in 3,000-year-old mud are just as maintained as those found at the surface. The most likely explanation is that the animals can penetrate sediments, and swim and push to go down."

    But why is there such a controversy over whether animals can survive without oxygen anyway? No one doubts that bacteria can survive without oxygen, for instance. Why does it seem so unlikely that animals can?

    Answering this question requires an explanation for why animals like us breathe oxygen in the first place. All lifeforms on Earth must generate energy if they are to eat, reproduce, grow and move around. That energy comes in the form of electrons, the same negatively-charged particles that flow through electrical wires and power your laptop.

    On primordial Earth the atmosphere was heavy with a smog of carbon dioxide, methane and ammonia

    The challenge for all life on Earth is the same, whether it is a virus, bacterium or elephant: you have to find both a source of electrons and a place to dump them to complete the circuit.

    Animals get their electrons from the sugar in the food they eat. In a series of chemical reactions that happen inside animal cells, these electrons are released and bind to oxygen. That flow of electrons is what powers animal bodies.

    Earth's atmosphere and oceans are full of oxygen, and the reactive nature of the element means that it is "eager" to steal electrons. For animals, oxygen is a natural choice for an electron dump.

    However, oxygen was not always as plentiful as it is now. On primordial Earth the atmosphere was heavy with a smog of carbon dioxide, methane and ammonia. When the spark of life first ignited, there was little oxygen around. In fact, oxygen levels in the oceans were probably extremely low up until about 600 million years ago &ndash about the same time that animals first appeared.

    This means that older, more primitive lifeforms evolved to use other elements as their electron dumps.

    Many of these lifeforms &ndash such as bacteria and archaea &ndash are still living happily without oxygen today. They thrive in places on Earth that have little oxygen, for example in mud banks and near geothermal vents. Instead of passing electrons to oxygen, some of these creatures can pass on their electrons to metals like iron, meaning that they effectively conduct electricity. Others can "breathe" sulphur or even hydrogen.

    The theory is that the evolution of life exploded when oxygen became available in the atmosphere and ocean

    The one thing that unites these oxygen-free lifeforms is their simplicity. They all consist of just one cell. Until the 2010 discovery of the loriciferans, no complex multicellular lifeforms had been found that can live entirely without oxygen. But why is that?

    According to Danovaro, this stems from two fundamental points. First, breathing oxygen is far and away a better approach to generating energy. "Complexity and organisation requires oxygen, because this is more efficient for the production of energy," he says.

    When oxygen levels rose, hundreds of millions of years ago, it was as if a brake had been taken off evolution's ambitions. A group of lifeforms called the eukaryotes &ndash which includes animals &ndash took advantage, adapting to harness the new substance in their metabolism and becoming far more complex as a consequence.

    "The theory is that the evolution of life exploded when oxygen became available in the atmosphere and ocean," says Danovaro.

    But this is only part of the story. Some species of microbe also began to breathe oxygen but, unlike animals and some other eukaryotes, they did not become complex. Niyə də yox?

    Danovaro says the key to understanding the mystery comes from looking at mitochondria, the tiny structures inside eukaryotic cells that act as the lifeform's powerhouse. Inside these mitochondria, nutrients and oxygen are combined to generate a substance called ATP, the body's universal energy currency.

    It wouldn't work if they were the size of an elephant

    Mitochondria are found in almost all eukaryotes. But bacteria and archaea do not carry mitochondria, and this is a key difference.

    "When mitochondria evolved, they made the process of making energy and ATP much more efficient, but they needed oxygen to do this," says Danovaro.

    In other words, animal life arose as a consequence of two points. First, the eukaryotes had gained mitochondria inside their cells. Then, when oxygen levels rose, these mitochondria allowed some of those eukaryotes to gain complexity and become animals.

    So how come loriciferans can get by without oxygen when other animals cannot?

    "They are very tiny, about the size of a large amoeba," says Danovaro. "The small size helps. It wouldn't work if they were the size of an elephant. As they are small their energy requirement is less."

    The loriciferans might differ from other animals in another important respect. They seem to lack the oxygen-using mitochondria found in all other animals. Instead, they may carry structures related to mitochondria called hydrogenosomes.

    Some animals &ndash like the loriciferans &ndash may have stuck it out and lived without oxygen, remaining small as a consequence

    These use protons instead of oxygen as their electron dump. Hydrogenosomes may even be one of many primitive types of mitochondria, which evolved in early eukaryotes to produce energy before atmospheric oxygen levels arose.

    "I think the eukaryote common ancestor was a facultative anaerobe that could live with or without oxygen, much like E. coli, a well-known bacterium," says William Martin, a professor of molecular evolution at the University of Dusseldorf, Germany.

    This has important ramifications for understanding how and in what conditions complex life first appeared. The first eukaryotes probably evolved before oxygen was routinely freely available in the ocean, so the mitochondria-like structures inside their cells might have been adapted to both oxygen-present and oxygen-absent conditions. Then, as oxygen became more abundant, first in the atmosphere and then in the ocean, some eukaryotes adapted to their new oxygen-rich environments and became large and complex. They became animals.

    But some animals &ndash like the loriciferans &ndash may have stuck it out and lived without oxygen, remaining small as a consequence.

    For this scenario to work, the loriciferans must have retained their ability to live without oxygen from their ancient ancestors. But there is an alternative: the loriciferans might have gained their ability to do without oxygen very recently, perhaps by stealing genes from other species in a process known as horizontal gene transfer.

    As soon as you put it under the microscope you kill it

    "This could be evolution in action, as all previously-known species of loriciferans respire oxygen," says Danovaro. "It is possible that this is an extreme adaptation to allow the loriciferans to live in an environment without competitors or predators."

    For now the scientific community waits with bated breath for more evidence confirming or disproving the original finding. "I think it is a stalemate at present," says Martin. "What is needed are more samples for closer study."

    Final proof would be seeing the animals swimming around in the mud, but according to Danovaro, the small size of loriciferans and their difficult-to-reach environment makes it hard to make those sorts of observations.

    "The animal is one-tenth of a millimetre so it requires a special system, because as soon as you put it under the microscope you kill it," he says. "In principle you can extract its DNA, which is the next thing we are working on, but someone could still say, 'well, that animal is dead'. It's a very long track to get final confirmation but we are very optimistic."

    Join over six million BBC Earth fans by liking us on Facebook, or follow us on Twitter and Instagram.


    Major Requirements

    Əsas kurslar

    BIOL 195 - Investigating Biology

    4.00 credit hours

    Students and faculty work as a team to conduct an authentic course-based undergraduate research project in an area of current importance. Course content is selected to support the research project and introduces students to concepts, techniques and skills of modern biology. Class activities move fluidly among lecture, laboratory, fieldwork, discussion and problem-solving modes. Gateway to the major.

    Cardinal Directions Designation(s)

    BIOL 210 - Cells and Systems

    4.00 credit hours

    Structure and function of cells and applications to physiological systems of plants and animals. Topics include cell membranes, enzymes, energy metabolism, cell movement and cell communication and their roles in nerve and muscle function, photosynthesis, vascular transport, digestion, excretion and other systems. Laboratory required, includes investigative projects in protein and enzyme function, metabolism and signal transduction.


    Videoya baxın: Heyvanlar Aləmi Afrika Böyük Antilop Köçü (Sentyabr 2022).


  1. Mokus

    Bağışlayın, amma məncə səhv edirsiniz. Gəlin bunu müzakirə edək. Mənə PM-ə yazın, danışarıq.

  2. Melrajas

    Bu sadəcə şərtdir

  3. Bruce

    Məncə, doğru deyilsən. Əminəm. Bunu müzakirə etməyi təklif edirəm. PM-də mənə yazın, ünsiyyət quracağıq.



Mesaj yazmaq