Chemosinteza si Fotosinteza – procesele care au teraformat planeta   1 comment

Plecand de la o intrebare de pe Scientia, m-am gandit sa punctez cateva aspecte privind aceste procese chimice de o importanta covarsitoare pentru destinul planetei noastre. Nu intentionez sa scriu un material didactic – gasiti pe net surse mai bune – ci doar un prilej de reflectie privind geneza si evolutia fiintelor vii.

Haideti sa ne intoarcem cateva miliarde de ani in timp, pe vremea cand scoarta Pamantului era abia solidificata si inca framantata de bombardamentul meteoritilor si cometelor, atmosfera fiind un amestec de bioxid de carbon, hidrogen, azot si metan iar singurele oaze de liniste erau fundurile marilor si oceanelor. Intr-o astfel de fundatura, pe langa un horn cald care emitea gaze sulfuroase si dioxid de carbon, a aparut prima celula vie.

In acest punct, teistii se mira, „-Cum domle’ sa apara ceva asa complex de la sine, impotriva legii a 2-a a termodinamicii, bla, bla, bla”. Pai fratilor, legea aceea a termodinamicii vorbeste de sisteme izolate care NU primesc energie din exterior – dar aici nu este cazul, caci exista energia necesara – tocmai venea pe hornul de care va povesteam !

Deci pentru „a se impotrivi” termodinamicii – pentru autoprezervare, autodezvoltare si autoreproducere, fiinta vie trebuia sa absoarba energie de undeva. Dar de unde, caci Soarele nu se zarea prin mantia groasa de apa si atmosfera plina de gazele primordiale ? Pai chiar din chimicalele din care s-a nascut Viata, speculand potentialul energetic depozitat in legaturile dintre elementele chimice generate prin alte procese cu consum energetic (a se vedea reactii endoterme si exoterme).

Riftia pachyptila, o specie de viermi tubulari subacvatici care nu are intestine, ci doar un organ continand bacterii chemosintetizatoare !

Acest prim tip de nutritie aparut pe Pamant se numeste CHEMOSINTEZA si este utilizat si astazi de bacteriile primitive anaerobe, extragand energie prin oxidarea hidrogenului sulfurat, amoniacului, etc. Rezulta imediat ca „secretul” Vietii este un mediu continand apa in forma lichida si cu o temperatura potrivita mentinerii stabilitatii complecsilor compusi organici – in rest atmosfera poate sa fie umpluta cu cele mai „toxice” gaze – e plin Universul de compusi ai Hidrogenului si ai Carbonului !

Rezumand – daca o planeta este in zona Goldilock fata de steaua ei, este telurica (cu suprafata solida) si contine apa in forma lichida – atunci Viata va aparea cu siguranta – si de asta ar trebui sa ne temem, caci stim ca Viata este un fenomen competitiv, si din vietuitoare autotrofe (care isi fabrica hrana necesara in mod direct din substante anorganice) au aparut vietuitoare heterotrofecare ii mananca pe ceilalti si se mananca intre ele ! Noroc cu distantele cosmice mari, dar eu zic s-o lasam mai incet cu mesajele trimise in spatiu in care sa indicam adresa noastra – cum a fost cazul cu sondele Pioneer din anii ’70 !

Sa mergem mai departe: unele celule chemosintetice au ajuns la suprafata apei si au „invatat” sa foloseasca alta sursa de energie – mai constanta, mai puternica si mai disponibila – lumina solara. Asa a aparut intai o clasa de vietuitoare de mare succes – ALGELE – care au inventat o noua forma de nutritie – FOTOSINTEZA. Fotosinteza a fost cheia de bolta a aparitiei „trestiei ganditoare” care suntem, caci oxigenul rezultat ca deseu a fost ulterior folosit de marea clasa a organismelor aerobe.

Dar haideti sa punctam cateva aspecte ale fotosintezei:

– sursa de energie a acestui proces este lumina – deci FOTONII proveniti din reactiile de fuziune din Soare. Fotonii nu sunt toti la fel, ci sunt caracterizati de diferite niveluri de energie – sau din alt punct de vedere – sunt caracterizati de anumite lungimi de unda (pe cele din spectrul vizibil le numim „culori”). Unele dintre lungimile de unda au niveluri energetice mai favorabile Vietii decat altele, caci daca sunt prea slabe energetic nu produc efectul dorit iar daca sunt prea „tari” sunt defavorabile stabilitatii compusilor organici. Astfel Natura a ales sa utilizeze lungimile de unda „blande” ale spectrului numit de noi – fiinte cu ochi -„vizibil”, plus mici portiuni din infrarosu si ultraviolet. Cu unele particularitati functie de nivelul de iluminare disponibil, procesul de fotosinteza al plantelor superioare foloseste lungimi de unda din spectrul vizibil, in special rosu si albastru, reflectand verdele.

– elementul cheie care „stie” sa absoarba fotonii sunt PIGMENTII FOTOSINTETICI de 3 tipuri -cei clorofilieni, cei carotenoizi si ficobilinici, utilizati preponderent functie de frecventele luminoase disponibile. Toate autotrofele folosesc pigmentii clorofilienii (verzi), de obicei in tandem cu cei carotenoizi (oranj)- care au rol de protectie impotriva radiatiilor UV. Algele albastre, verzi si rosii folosesc si pigmentii ficobilinici (galbeni).

clorofila utilizata masiv de alge si plantele superioare este grupata in saculeti numiti CLOROPLASTE – plutind in citoplasma celulei. Suprafata acestor saculeti expusa luminii depaseste de 2000 de ori suprafata celulei ! La randul lor, pigmentii clorofilieni sunt de mai multe tipuri, dar in toate autotrofele gasim tipurile „A” si „B” – cele responsabile in mod direct de absorbtia cuantelor de lumina.

Acum, sa vedem fazele fotosintezei:

– Etapa luminoasa (de obicei diurna) contine urmatoarele procese:

  1. Absorbtia CO2 in cloroplaste  si apoi fixarea lui ca acid carbonic prin dizolvare in apa.
  2. Absorbtia fotonilor de catre clorofila A si exictarea acesteia (exista doua fotosisteme care lucreaza in serie), proces avand ca rezultat descompunerea apei in ioni (transmiterea ionilor de Hidrogen si eliminarea Oxigenului);
  3. Transformarea energiei luminoase in energie chimica utilizand ca depozitar al ionilor Hidrogen rezultati procesul de transformare a ADP in ATP (fosforilare), in tandem cu reducerea NADP.

– Etapa „intunecoasa” (de obicei nocturna, cu exceptia metabolismului CAM prezent si in suculente – cu ciclu inversat), contine urmatoarele procese:

  1. Fixarea Carbonului intr-o substanta acceptoare;
  2. Reducerea CO2;
  3. Utilizarea energiei chimice stocate anterior in ATP si NADP  pentru polimerizarea CO2 in substante organice complexe necesare dezvoltarii si reproducerii (glucide, lipide, proteine, acizi nucleici, pigmenti).

Este inutil sa mai amintesc ca substantele organice complexe sunt utilizate ca sursa de energie chimica de catre organismele heterotrofe plasate mai sus in lantul trofic – asa cum suntem si noi, oamenii. Deci bacteriile, algele si plantele (in general autotrofele) au teraformat planeta prin eliminare de Oxigen si prin furnizarea materiei prime pentru dezvoltarea uriasei complexitati a heterotrofelor !

Sper ca aceasta demonstratie sa impuna mai mult respect pentru creaturile verzi si mute care ne tin efectiv in viata. Fara regnul vegetal n-am putea trai nicio secunda  – asa ca sa facem sa fie cat mai mult verde in jurul nostru !

Anunțuri

One response to “Chemosinteza si Fotosinteza – procesele care au teraformat planeta

Subscribe to comments with RSS.

  1. au aparut vietuitoare heterotrofe – care ii mananca pe ceilalti si se mananca intre ele ! Noroc cu distantele cosmice mari,

    Gasesc dubitabil ca o civilizatie atat de avansata tehnologic incat sa poata calatori cel putin cu o viteza apropiata de cea a luminii sa aiba nevoie de vreuna dintre chestiile pe care le avem noi aici pe Pamant si sa n-o gaseasca in alta parte.

    Intr-adevar, pana in prezent specia umana s-a comportat intr-un mod barbar, invadand celelalte continente si populatii si exploatandu-le intr-un stil foarte dur.Totusi, as presupune ca daca am descoperi acum sa zicem pe vreunul dintre satelitii lui Jupiter niste forme de viata am avea mai multa consideratie pentru aceste fiinte extraterestre decat avem pentru cele de pe planeta noastra acum. Macar de frica; nu stii peste ce bacterie nenorocita poti sa dai… Apoi, in doar un mileniu specia noastra se poate schimba foarte mult la fata si de la o civilizatie mai avansata decat cea umana de peste un mileniu as avea pretentia sa aiba la dispozitie surse de energie mai disponibila decat mancarea clasica si mai eficient de recoltat sau de produs. Nu e ca nu mi-ar placea mancarea insa cateodata as vrea sa ma conectez la o retea electrica sa imi incarc bateriile de acolo in 2 minute.

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s