Fotosentezin Kökeni

Fotosentezin Kökeni: Bakteri Fotosentezi

Nadir bakterilerin içerisindeki yapılar, günümüz bitkilerindeki fotosenteze güç sağlayanlarla benzerdir. Bu da zannedilenden daha eski bir sürecin varlığını akla getirir. Bu bulgu, fotosentezin evrimini, kafalardaki geleneksel fikirlere dönerek yeniden düşünüp taşınmaya ihtiyaç duyulması anlamına gelebilir.

Fotosentez, kimyasal reaksiyonlar aracılığı ile şekerleri üretmek için güneş enerjisini kullanma kabiliyetidir. Günümüzde bitkiler, algler ve bazı bakteriler, işlemi güçlendirmek için sudaki oksijen ve hidrojeni parçalar, yan ürün olarak oksijeni serbest bırakır ve “Oksijenik Fotosentez” yapar. Bazı bakteriler bunun yerine “Anoksijenik Fotosentez” yapar. Bu tip fotosentezde işlemi güçlendirmek için su molekülünden başka moleküller kullanılır ve oksijen salınmaz (serbest bırakılmaz).

Bilim insanları daima anoksijenik fotosentezin en ilkel durum olduğunu varsayarlar ve oksijenik fotosentezin de zamanla ondan geliştiğini kabul ederler. Bu görüşe göre anoksijenik fotosentez yaklaşık 3.5 milyar yıl önce meydana geldi ve 1 milyar yıl sonra oksijenik fotosentez zamanla gelişti. Bununla birlikte eski bir bakteri türünün içerisindeki yapıları analiz ederek, İmperial College London araştırmacıları, oksijenik fotosentezin önemli bir adımının genel olarak düşünülen zamandan 1 milyar yıl önce çoktan mümkün olmuş olabileceğini ileri sürdüler. Yeni araştırma Bitki Bilimi Trendleri dergisinde yayınlandı.

Çalışmanın baş yazarı Imperial Yaşam Bilimleri bölümünden Dr. Tanai Cardona “Fotosentezin gelişimi hakkındaki var olan hikayenin çoğunun, ilkel bakterilere ait fotosentez sistemlerinin yapı ve işleyişi hakkında elde ettiğimiz gerçek verilerle desteklenmediğini görmeye başlıyoruz” dedi.

Ekibin araştırmasında kullandığı bakteri Heliobacterium modesticaldum; kaplıcalar, toprak ve suyla kaplı alanlarda bulunurlar ve buralarda anoksijenik fotosentez yaparlar. Bunlar, günümüzdeki oksijenik fotosentez yapan başlıca bakteri olan siyanobakteriler ile çok uzaktan akrabadır. O kadar uzaktan ilişkileri var ki milyarlarca yıl önce siyanobakteriler ile ortak bir ataya dayanmaktaydı. Bu, iki bakterinin paylaştığı herhangi bir özelliğin her ikisini de ortaya çıkaran eski bakterilerde de muhtemelen oluşmuştur anlamına gelir.

Dr. Cardona hem H.modesticaldum hem de modern siyanobakterilerin farklı fotosentez tiplerini uygulamak için kullandıkları yapıları analiz ederek dikkat çekici benzerlikler buldu. Siyanobakteriler ve bitkilerin sadece suyu parçalamak için kullandığı bir kısmı her iki yapı da içerir. Bu oksijenik fotosentezde ilk önemli adımdır.

Siyanobakterilerin gelişimi, genellikle oksijenik fotosentezin ilk ortaya çıkışı olarak da varsayılır. Fakat asıl olan H.modesticaldum benzer bir kısım içermesi, oksijenik fotosentez için yapı taşların muhtemelen düşünüldüğünden, fotosentezin kendisi kadar çok daha eski olduğu anlamına gelir ve bu nedenle dünya tarihinde çok daha önce olan bir zamanda meydana gelmiş olabilirdi. Dr. Cardona bunun, oksijenik fotosentezin anoksijenik fotosentezden evriminin milyarlarca yıllık ürünü olmadığı, ancak ilk olmasa da zaman içinde çabuk gelişen bir özellik olabileceği anlamına geldiğini de belirtiyor.

Dr. Cardona bu sonucu fotosentez ve oksijen üretiminden sorumlu sistemleri neden bugünkü gibi olduklarını etkileyici detaylarda açıklamaya yardımcı olduğunu fakat mantıklı olabilmesi için fotosentezin gelişimini görme yöntemimizde bakış açımızın bir değişime ihtiyacı olduğunu söylüyor.

Geleneksel görüşe göre anoksijenik fotosentez ilk olarak zaman içerisinde gelişti ve oksijenik fotosentez gelişmeden önce yaklaşık 1 milyar yıl ya da daha uzun süre içerisinde tek tipti. Bakterilerin bu tipinde bu yapılar hiç var olmamalıdır. Bu çalışma Leverhulme Vakfı ile Biyoteknoloji ve Biyolojik Bilimler Araştırma Konseyi tarafından finanse edildi.