Photosynthese in Urzeit-Mikroben - Photonik

Photosynthese in Urzeit-Mikroben

Bereits vor der evolutionären Entwicklung der Photosynthese befanden sich die genetischen Voraussetzungen in urzeitlichen Lebewesen.

Bild: Kobe University
Der einfache Cavin-Zyklus in der Mikrobe Methanospirillum hungatei beschreibt den Weg des Kohlenstoffdioxids... mehr...

Forscher der japanischen Universität Kōbe und der Ritsumeikan-Universität in Kyoto haben die evolutionäre Grundlage des biologischen Vorgangs entdeckt, der zur Bildung von Glukose aus CO2 führt. Sie fanden den Mechanismus in einer primitiven Mikrobenart, die noch keine Photosynthese beherrscht.

Die Photosynthese, die aus Sonnenenergie, Wasser und CO2 Sauerstoff und Kohlenhydrate wie Glukose erzeugt, ist für viele Spezies auf unserem Planeten lebensnotwendig. Bisher ist jedoch unklar, wie und wann genau Organismen die Fähigkeit der Photosynthese entwickelten.

Die japanischen Wissenschaftler untersuchten daher die methanbildende Urbakterie Methanospirillum hungatei, von der angenommen wird, dass sie bereits vor der Entwicklung der Photosynthese existierte. Sie fanden heraus, dass diese Mikrobe Gene besitzt, die denen am Photosyntheseprozess beteiligten gleichen. Analysiert wurden von den Forschern Enzyme, also Syntheseprodukte dieser Gene. Daneben wurden Stoffwechselsubstanzen im Organismus untersucht und Metabolomanalysen durchgeführt, um das fixierte CO2 zu lokalisieren. Das Team konnte mit diesen Ergebnissen zeigen, dass die Methanospirillum hungatei einen primitiven Stoffwechselweg nutzt, der stark dem für die Synthese von Kohlenhydraten in der Photosynthese ähnelt.

Die Aufklärung von Teilen des einfachen Stoffwechselweges für die Photosynthese kann dabei zum Verständnis beitragen, wie das System der Photosynthese im Laufe der Evolution entstanden ist. Dieses Wissen könnte möglicherweise in Zukunft dazu genutzt werden, um die Produktion von Getreide und Biokraftstoff zu erhöhen, indem Funktionsmechanismen der Photosynthese genutzt und verbessert werden.

Originalveröffentlichung:

[T. Kono, S. Mehrotra, Ch. Endo, N. Kizu, M. Matusda, H. Kimura, E. Mizohata, T. Inoue, T. Hasunuma, A. Yokota, H. Matsumura, H. Ashida, A RuBisCO-mediated carbon metabolic pathway in methanogenic archaea, Nat. Commun. 8 (2017), DOI: 10.1038/ncomms14007]

www.kobe-u.ac.jp

www.ritsumei.ac.jp

 
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