چکیده و خلاصه فتوسنتز

فتوسنتز فرآیندی است که به واسطه آن، نور خورشید جهت تولید مولکول های آلی به دام می افتد

تنها انواع محدودی از موجودات زنده، شامل گیاهان، جلبکهاو برخی باکتریها، توانایی تولید مولکولهای آلی را به واسطه به دام انداختن انرژی نورانی خورشید دارا هستند. تقریبا تمام اشکال حیات موجود در روی کره زمین، به طور مستقیم یا غیرمستقیم به فرآورده های حاصل از این فرآیند وابسته اند.

بلوکهای شیمیایی سازنده حیات در اقیانوس های اولیه انباشته شدند سیاره زمین عمری در حدود 4.6 میلیارد سال دارد. قدیمی ترین فسیل های شناخته شده که مشابه باکتریهای رشتهای امروزی هستند، قدمتی به اندازه 3.5 میلیارد سال داشته اند. گرچه فرآیند ایجاد موجودات زنده هنوز به صورت فرضیه مطرح است، ولی اجماع نظر عمومی وجود دارد که حیات احتمالا تنهایک بار پدیدار شده است، به بیانی دیگر تمام موجودات زنده دارای یک جد مشترک هستند.

موجودات هتروتروف قبل از اتوتروف، موجودات پروکاریوت قبل از یوکاریوت و موجودات تک سلولی قبل از اشکال چندسلولی پدیدار شده اند

موجودات هتروتروف که از مولکولهای آلی یا سایر موجودات زنده تغذیه می کنند، اولین اشکال پدیدار شده بر روی کره زمین هستند. موجودات اتوتروف که قادر به تولید مواد غذایی مورد نیاز خود از طریق فتوسنتز هستند، در کمتر از 3.4 میلیارد سال پیش ظهور پیدا کردند. تا حدود 2.1 میلیارد سال پیش، آرکیها و باکتریها تنها اشکال زنده موجود در روی زمین بوده اند.

موجودات اتوتروف

موجودات اتوتروف، مواد غذایی مورد نیاز خود را تولید می نمایند، ولی موجودات هتروتروف باید مواد غذایی مورد نیاز خود را از منابع خارجی کسب نمایند.

سلول هایی که نیازهای انرژی خود را با مصرف ترکیبات آلی تولید شده توسط منابع خارجی تأمین می کنند، موسوم به موجودات هتروتروف (Heterotrophs) هستند (از کلمات یونانی Heteros به معنای "دیگری" و Trophos به معنای "تغذیه کننده").

یک موجود هتروتروف برای تأمین انرژی مورد نیاز خود به منبع خارجی از ترکیبات آلی وابسته است. جانوران، قارچها  و بسیاری از موجودات تک سلولی، همچون برخی باکتری ها و آغازیان، جزو هتروتروف ها به شمار می آیند.

با افزایش تعداد موجودات هتروتروف باستانی، میزان استفاده از مولکول های پیچیده جهت تأمین انرژی نیز افزایش یافت، مولکول هایی که طی میلیونها سال در زمین انباشته شده بودند. با کاهش پیوسته مولکولهای آلی موجود در محلول آزاد (یعنی در داخل سلول نیست)، رقابت نیز آغاز شد.

با اعمال فشار ناشی از رقابت، سلول های دارای توانایی بیشتر جهت استفاده از منابع محدود انرژی، شانس بیشتری برای بقا داشتند.

طی یک دوره زمانی و به واسطه فرآیند طولانی و آهسته حذف سلول های دارای کمترین سازگاری، سلولهایی تکامل پیدا کردند که قادر به تولید انرژی از طریق مواد غیر آلی ساده بودند. چنین موجوداتی موسوم به موجودات اتوتروف خود تغذیه کنندگان هستند. بدون تکامل این گروه از موجودات، حیات در روی زمین به زودی به اتمام می رسید.

موفق ترین گروه موجودات اتوتروف، موجوداتی بودند که سیستمی جهت بهره برداری مستقیم از انرژی خورشید تعبیه کرده و فرآیند فتوسنتز را انجام میدادند (شکل ۱-۵).

موجودات فتوسنتز کننده اولیه، گرچه در مقایسه با گیاهان، دارای ساختاری ساده بودند، ولی در مقایسه با هتروتروف های اولیه ساختاری به مراتب پیچیده تر داشتند. استفاده از انرژی خورشید، نیازمند سیستم رنگیزه ای پیچیده ای جهت به دام انداختن انرژی نورانی و همچنین وجود راهکاری برای ذخیره انرژی در یک مولکول آلی بود.

شواهدی دال بر فعالیتهای موجودات فتوسنتز کننده در صخره های مربوط به 3.4 میلیارد سال پیش، یعنی در حدود ۱۰۰ میلیون سال پس از اولین شواهد فسیلی حاکی از وجود حیات در روی کره زمین به دست آمده است.

البته ما تقریبا مطمئن هستیم که هم حیات و هم موجودات فتوسنتز کننده در زمانهای قدیمی تری از آنچه شواهد پیشنهاد می کنند، ایجاد شده اند. به علاوه، به نظر می رسد که هیچ شکی وجود ندارد که هتروتروفها قبل از اتوتروفها تکامل پیدا کرده اند. با ظهور موجودات اتوتروف،جریان انرژی در بیوسفرBiosphere) ) یعنی جهان زنده و محیط پیرامونی آن به شکل امروزی آن تبدیل شد: انرژی نورانی خورشید از کانال موجودات اتوتروف فتوسنتز کننده به تمامی اشکال حیات منتقل شد.