Algae

Ang Uri ng Algae na Ito ay Sumisipsip ng Maraming Liwanag para sa Photosynthesis Kaysa Iba Pang Mga Halaman | Agham

Mga 2.5 bilyong taon na ang nakalilipas, isang pigment na tinatawag na chlorophyll ay lumitaw sa mga solong-cell na mga organismo, na pinapayagan silang kumuha ng enerhiya sa anyo ng ilaw at i-convert ito sa asukal. Ang trick ng biochemical na ito, na tinatawag na photosynthesis, ay nagbago ng biosfera. Sa paglaon ay pinayagan ng Photosynthesis ang mga halaman na umunlad sa buong mundo, at ito ang batayan para sa lahat ng pagkain na heterotrophs-mga organismo na hindi gumagawa ng kanilang sariling pagkain-tulad ng ating pagkonsumo upang mabuhay.

ang corned beef at repolyo talagang irish

Bagaman kinukuha ng pigment ng kloropil ang maikli (asul) at haba (pula) na haba ng daluyong, hindi nito hinihigop ang gitnang mga haba ng daluyong ng nakikitang ilaw nang mabisa. Lumilikha ito ng maraming potensyal na hindi magagamit para sa light capture, 'sabi ni Jeff Dudycha, isang evolutionary biologist sa University of South Carolina. (Ang infrared light ay walang sapat na enerhiya upang maging kapaki-pakinabang para sa potosintesis, habang ang ilaw na ultraviolet ay maaaring makapinsala sa mga halaman.)

Ngunit ang isang hindi nakakubli at matagumpay na ekolohiya na pangkat ng algae, na kilala bilang cryptophytes, ay nagbago ng mga pigment na nakakakuha ng ilaw kung saan hindi maaaring ang chlorophyll, ang ulat ni Dudycha at mga kasamahan sa isang serye ng kamakailan lamang mga papel . Ang labis na pagsipsip ng enerhiya mula sa higit na mga haba ng daluyong ng ilaw ay pinapayagan ang mga algae na ito na umunlad sa iba't ibang mga magkakaibang mga kapaligiran, mula sa mga karagatan hanggang sa mga ilog hanggang sa mga lawa hanggang sa mga puddle na putik.





Nariyan sila saanman, sabi ni Tammi Richardson, isang Oceanographer sa University of South Carolina at kapwa may-akda ng mga pag-aaral. Ang mga cryptophytes ay hindi nagbago ng isa, ngunit isang buong suite ng mga pigment na madaling sumisipsip ng ilaw, na tinatawag na mga phycobilins, na pinapayagan silang pag-iba-ibahin at mabuhay sa maraming iba't ibang mga ecological niches. Ang mga phycobilins na ito ay nakakabit sa mga protina, na bumubuo ng isang phycobiliprotein na sumisipsip ng ilaw.

Cryptophyte Algae

Cryptophytes sa ilalim ng isang optical microscope.( Ang CSIRO sa pamamagitan ng mga Wikicommon sa ilalim ng CC BY 3.0 )



Ang pinagmulan ng mga pigment ng phycobiliproteins ay hindi mapaghihiwalay mula sa mga pinagmulan ng cryptophyte algae mismo. Ang Cryptophytes ay resulta ng isang pagsasama sa pagitan ng dalawang mga organismo: isang pulang alga na nilamon ng isa pang hindi kilalang eukaryote (isang organismo na may mga cell na naglalaman ng nakapaloob na mga nuclei). Tinatawag ng mga mananaliksik ang ganitong uri ng evolutionary merger sa pagitan ng dalawang eukaryotes a pangalawang endosymbiosis . Ang unang endosymbiosis ay naganap nang ang isang prokaryote — isang organismo ng solong-cell na walang nukleo — ay lumamon sa isang bakterya, na gumawa ng unang eukaryotic cell mga 1.7 bilyong taon na ang nakalilipas. Ang pangalawa at kahit na mga tertiary merger ay naganap ng kaunting beses sa kasaysayan ng buhay, lumilikha ng mga bagong uri ng buhay kapag ang isang organismo ay sumisipsip at naglalaman ng iba pa.

Ang mga pagsasanib na ito ay tulad ng mga eksperimento kung saan maaari mong ihalo at maitugma ang mga protina at bagay mula sa iba't ibang mga compartment sa mga nakawiwiling paraan, sabi ni John Archibald, isang evolutionary genomicist sa Dalhousie University sa Nova Scotia, Canada. Ang natapos mo ay isang uri ng hybrid na organismo na may mga kakayahan na wala sa alinman sa dalawang orihinal na kasosyo.

Sama-sama, ang pulang alga at ang hindi kilalang eukaryote na lumamon dito ay nagbibigay ng mga kinakailangang bahagi na maaaring tipunin sa mga phycobiliproteins. Ang mga protina na nakakakuha ng ilaw na ito ay gawa sa dalawang mga subunit ng protina, na ang isa ay naka-encode sa nuclear genome ng host eukaryote, habang ang isa pa ay naka-encode sa plastid genome ng sinaunang pulang alga. (Ang plastid — isang organelle na may kaugnayan sa lamad-ng pulang alga ay nagmula sa isa pa, na naunang pagsasama, nang ang alga ay nakakuha ng isang cyanobacteria at ginawang isang plastid.)



At sa gayon sa pamamagitan ng isang pagkakasunud-sunod ng isang organismo na sumisipsip ng isa pa, at pagkatapos ay nagbabago sa isang bagong bagay na bago, nabuo ang mga natatanging algae na ito. Ang mga cryptophytes ay tinkered sa paligid ng mga protina na magagamit nila sa kanila upang samantalahin ng isang bagong pagkakataon, sabi ni Archibald. Ang resulta ay ang pagbuo ng mga bagong pigment upang sumipsip ng mas maraming ilaw para sa potosintesis.

Cryptophyte Algae SEM

Cryptophytes sa ilalim ng isang pag-scan ng electron microscope.( Ang CSIRO sa pamamagitan ng mga Wikicommon sa ilalim ng CC BY 3.0 )

libreng mga site sa sex walang credit card

Si Matt Greenwold, isang kapwa postdoctoral sa lab ni Dudycha, ay nag-aaral ng mga pinagmulan ng mga phycobiliproteins. Ang bahagi ng Molekyul ay nagmula sa materyal na pang-henetiko mula sa isa pang kulay, na tinatawag na phycoerithrin, na naroroon sa pulang algae ng ninuno. Ngunit ang iba pang subunit ng protina na gumagawa ng phycobiliprotein, na naka-encode ng isang gen ng host organism, ay hindi alam na pinagmulan. Hindi ito tumutugma sa pagkakasunud-sunod ng anumang kilalang mga gen sa iba pang mga organismo, sabi ni Greenwold. Maaaring kabilang ito sa genome ng hindi kilalang host cell, o maaaring mailipat ito mula sa ibang lugar.

Posible rin na ang misteryo ng protina ay nagmula sa genome ng red alga. Hindi bihira para sa mga gen mula sa isang organismo sa isang endosymbiotic merger na lumipat sa nucleus ng host, sinabi ni Archibald.

Bagaman alam na ang bawat cryptophyte ay may isang uri lamang ng phycobiliprotein, natatangi sa bawat species ng algae, ang pinakahuling gawain ni Richardson at ng nagtapos na mag-aaral na si Kristin Heidenreich na nagpapahiwatig na ang pagsipsip ng spectrum ng mga pigment na ito ay maaaring maglipat batay sa kapaligiran kung saan lumalaki ang algae. Pinutok lang ako nito, sabi ni Richardson.

Hindi pa rin malinaw kung paano nakamit ng cryptophyte algae ang gawaing ito. Ipinapahiwatig ni Richardson na ang phycobiliprotein ay nagbabago ng hugis na sumisipsip ng iba't ibang mga haba ng daluyong. Bilang kahalili, ang mga cryptophytes ay maaaring baguhin ang mga chromophores-ang ilaw na sumisipsip ng mga kadena sa komplikadong phycobiliprotein-upang maunawaan nila ang anumang kulay ng ilaw na magagamit sa kanila.

Nang unang hinigop ng mga eukaryotic cell ang cyanobacteria na naging chloroplast — isang light-absorbing organelle — ang photosynthesis ay naging isang malakas na driver ng buhay sa Earth. Ngunit ang ebolusyon ng potosintesis ay maaaring hindi pa magagawa, dahil ang pangalawang pagsasama, tulad ng isa na gumawa ng cryptophytes, ay pinalawak pa ang magagamit na mga pigment upang makuha ang mga hindi nagamit na bahagi ng light spectrum. Kung ang mga halaman ay maaaring magpatuloy na gumamit ng mas maraming enerhiya mula sa ilaw, hindi masasabi kung paano ito makakaapekto sa hinaharap ng planeta.





^