fotosyntesens evolusjon

På den tiden fotosyntesen oppsto, besto Jordas atmosfære av nitrogen, karbondioksid og metan. Bakterier skaffet seg energi med ulike former for kjemosyntese. Da oksygenproduserende fotosyntese oppsto, ble betingelsene for liv endret svært mye. Bakteriene med kjemosyntese kunne bare overleve i miljøer uten oksygen, fordi oksygen er giftig for dem. Dermed overtok bakterier som var tilpasset oksygen nesten overalt. Dette kalles oksygenrevolusjonen, og skjedde for omtrent 2,4 milliarder år siden. Fotosyntese med produksjon av oksygen oppsto hos blågrønnbakterier som levde i vann.

Oksygeninnholdet i atmosfæren økte først til rundt 1–2 prosent, og for omtrent 850 millioner år siden økte det til dagens nivå. Dette sammenfaller med eukaryotenes opprinnelse og at liv ble utbredt også på land.

Hos planter og alger skjer fotosyntesen i egne organeller, kloroplaster. Blågrønnbakterier har ikke kloroplaster, her skjer fotosyntesen i cellemembranen og inne i cellen. Det som skjer i cellemembranen hos en blågrønnbakterie skjer i tylakoidmembranen i kloroplasten, og prosessene inne i cellen hos en blågrønnbakterie er identisk med prosessene i stroma i kloroplasten.

Kloroplasten har en dobbel membran, og den ytterste membranen er identisk med cellemembranen. Den indre membranen tilsvarer cellemembranen hos en blågrønnbakterie.

Denne strukturelle likheten mellom en kloroplast og en blågrønnbakterie har gitt opphav til endosymbioseteorien: at kloroplastene har oppstått fra blågrønnbakterier i symbiose med planteceller. Analyser av DNA hos blågrønnbakterier og kloroplaster har vist at dette stemmer.

Planter bruker ikke det grønne lyset i fotosyntesen, dette reflekteres. Klorofyll og de andre pigmentene som er involvert i fotosyntesen utnytter synlig lys fra fiolett til blått og fra rødt til oransje, men ikke det grønne.

Et spørsmål er hvorfor planter har evolvert med «sløsing» av grønt lys. En hypotese er at en gruppe arkebakterier som utnyttet de grønne bølgelengdene ved hjelp av pigmentet bakterierhodopsin var utbredt da fotosyntese med klorofyll oppsto. Klorofyll kunne utnytte bølgelengder som ble til overs.

• fotosyntese
• endosymbioseteorien
• evolusjon
• livets utvikling på jorden