Evolución y origen de la fotosíntesis

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EVOLUCIÓN

Una gran cantidad de pruebas indica que la fotosíntesis es un proceso antiguo que se originó no mucho después del origen de la vida y que ha evolucionado a través de un complejo camino para producir la distribución de los tipos de organismos y metabolismos fotosintéticos que se encuentran hoy en día

La capacidad de hacer la fotosíntesis está ampliamente distribuida en todo el dominio bacteriano en seis filas diferentes, sin un patrón de evolución aparente. Las filas fotosintéticas incluyen la cianobacteria, la proteobacteria (bacteria púrpura), la bacteria verde azufrada (GSB), los firmicutes (heliobacteria), los fototrofos filamentosos anoxigénicos (FAP, también llamados a menudo la bacteria verde sin azufre), y las acidobacterias (Raymond, 2008).

Evidencias abrumadoras indican que la fotosíntesis eucariótica se originó a partir de la endosimbiosis de organismos parecidos a las cianobacterias, que en última instancia fueron cloroplastos (Margulis, 1992). Así que el origen de la evolución de la fotosíntesis se encuentra en el dominio bacteriano.

ORIGEN

La evidencia acumulada sugiere que la fotosíntesis comenzó temprano en la historia de la Tierra, pero probablemente no fue uno de los primeros metabolismos y que las primeras formas de fotosíntesis fueron anoxigénicas, con formas oxigenadas que surgieron significativamente más tarde.

PIGMENTOS FOTOSINTETICOS

Las clorofilas son en sí mismas el producto de un largo desarrollo evolutivo, y posiblemente pueden ser utilizadas para ayudar a entender la evolución de otros aspectos de la fotosíntesis. Sin embargo, todos los organismos fotosintéticos oxigenados modernos ahora requieren O2 como oxidante en varios pasos de la ruta.

Un concepto clave en el uso de las vías de biosíntesis de la clorofila para inferir la evolución de la fotosíntesis es la hipótesis de Granick, que afirma que la vía biosintética de la clorofila recapitula la secuencia evolutiva

Todos los organismos fotosintéticos contienen carotenoides, que son esenciales para la fotoprotección, normalmente también funcionan como pigmentos accesorios, y en muchos casos sirven como moléculas reguladoras clave.

CENTROS DE REACCIÓN

Los fototrópicos anaeróbicos tienen un solo tipo, ya sea tipo I o II, mientras que todos los fototrópicos oxigenados tienen uno de cada tipo.

Análisis posteriores sugieren firmemente que todas las CR han evolucionado a partir de un único ancestro común y tienen una estructura similar de proteínas y cofactores.

CADENAS DE TRANSPORTE DE ELECTRONES

La fotoquímica primaria y varias de las primeras reacciones secundarias de transferencia de electrones tienen lugar dentro del complejo RC.

SISTEMAS DE ANTENAS

Todos los organismos fotosintéticos contienen un sistema de antenas de recogida de luz, que funciona para recoger las excitaciones y transferirlas a la RC donde la energía del estado excitado se utiliza para impulsar la fotoquímica

VÍAS DE FIJACIÓN DEL CARBONO

La mayoría de los organismos fototróficos son capaces de un metabolismo fotoautótrofo, en el que los sustratos inorgánicos como el agua, el H2S, el CO2 o el HCO3 2 se utilizan junto con la energía lumínica para producir compuestos de carbono orgánico y especies donantes oxidadas.

Del mismo modo, los fototrofos aeróbicos anoxigénicos, que están estrechamente relacionados con las bacterias púrpuras, carecen de toda capacidad aparente para fijar el carbono inorgánico.

LA TRANSICIÓN A LA FOTOSÍNTESIS OXIGENADA

Tal vez el acontecimiento más discutido pero poco comprendido en la evolución de la fotosíntesis es la invención de la capacidad de utilizar el agua como donante de electrones, produciendo O2 como producto de desecho y dando lugar a lo que ahora se denomina fotosíntesis oxigenada.