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Warum „Chlorophyll ohne Photosynthese zu haben ist eigentlich sehr gefährlich“ und „wie mit einer Bombe zu leben“?

Warum „Chlorophyll ohne Photosynthese zu haben ist eigentlich sehr gefährlich“ und „wie mit einer Bombe zu leben“?


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Der Phys.org-Artikel Wissenschaftler entdecken ersten Organismus mit Chlorophyll-Genen, der keine Photosynthese betreibt

„Zum ersten Mal haben Wissenschaftler einen Organismus gefunden, der Chlorophyll produzieren kann, aber keine Photosynthese betreibt.

Es bezieht sich auf das neue Papier in Natur Ein weit verbreitetes koralleninfizierendes Apicomplexan mit Chlorophyll-Biosynthesegenen (paywalled).

"Dies ist der zweithäufigste Mitbewohner von Korallen auf dem Planeten und wurde bis jetzt noch nicht gesehen", sagt Patrick Keeling, ein Botaniker der University of British Columbia und leitender Forscher, der die in Nature veröffentlichte Studie überwacht. "Dieser Organismus wirft völlig neue biochemische Fragen auf. Er sieht aus wie ein Parasit und ist definitiv nicht photosynthetischer. Aber er produziert trotzdem Chlorophyll."

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Chlorophyll ist das grüne Pigment, das in Pflanzen und Algen vorkommt, das es ihnen ermöglicht, während der Photosynthese Energie aus dem Sonnenlicht zu absorbieren.

"Chlorophyll ohne Photosynthese zu haben, ist eigentlich sehr gefährlich, weil Chlorophyll sehr gut darin ist, Energie einzufangen, aber ohne Photosynthese, um die Energie langsam freizusetzen, ist es wie mit einer Bombe in Ihren Zellen zu leben." Kieling sagt.

Frage: Warum ist "Chlorophyll ohne Photosynthese tatsächlich sehr gefährlich" und "wie mit einer Bombe zu leben"?


Chlorophyll absorbiert Photonen (Licht). Die Energie des Photons entzieht einem Wassermolekül ein Elektron. Der Elektronentransfer erzeugt intermediäre Superoxid- und Hydroxylradikale aus dem Sauerstoff und Wasserstoff aus dem Donorwassermolekül.

Bei der normalen Photosynthese werden diese Radikale schnell verwendet, um die Reduktion von NADP zu NADPH und die Synthese von ATP aus ADP voranzutreiben. NADPH und ATP wiederum treiben über den Calvin-Zyklus die Synthese von Zuckern aus Kohlendioxid und Wasser an.

Diese Radikale sind hochreaktiv. Wenn sie herumhängen und sich nicht richtig an Redoxreaktionen gewöhnen, greifen sie DNA, Proteine ​​und strukturelle Lipide innerhalb der Zelle ebenso gerne an und sind daher gefährlich. In normalen Pflanzenzellen, die beispielsweise zu viel Sonne bekommen, können sich freie Radikale ansammeln und Zellschäden verursachen.

Ich vermute, dass die "Bombe" des Autors aus höheren Konzentrationen dieser Radikale in einer Zelle besteht, ohne dass offensichtlich eine Maschinerie vorhanden ist, um die nachgeschalteten (photosynthetischen) chemischen Reaktionen durchzuführen, die für den sicheren Verzehr erforderlich sind.

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Ich habe das (leider kostenpflichtige) Papier überflogen, und es hört sich so an, als ob meine Vermutung richtig war, dass es tatsächlich diese Radikale sind, die die Gefahr von Chlorophyll darstellen, ohne lichtunabhängige (Calvin-Zyklus) vermittelte Reaktionen, um die Energie sicher zu verbrauchen Sie:

Chlorophyll selbst hat keine natürliche biologische Funktion außerhalb der Photosynthese. Wenn also tatsächlich Photosysteme fehlen, müssen Corallicolide eine neue Verwendung für Chlorophyll oder seine eng verwandten Vorläufer oder Derivate entwickelt haben. Diese Moleküle funktionieren jedoch im Allgemeinen beim Sammeln von Licht, was ohne die Kopplung der resultierenden hochenergetischen Verbindungen an die Photosynthese die zelluläre Integrität zerstören würde. Andere Möglichkeiten sind Funktionen in der Lichtsensorik, Photo-Quenching oder die Regulation der Hämsynthese, aber auch diese lassen die Frage offen, was die Zelle mit den hochenergetischen Endprodukten machen würde.

Was mir nicht klar ist, ist, dass die Gene, die bei der Bildung von Chlorophyll helfen, exprimiert werden, aber die Zellen sind unpigmentiert. Ich sehe keine Erklärung, wo das Chlorophyll und die zugehörigen Proteine ​​in der Zelle lokalisiert sind - scheint ein fehlender Teil des Papiers zu sein, oder ich habe diesen Teil beim Abschöpfen übersehen. Oder vielleicht hat der Organismus interessante und neuartige Wege entwickelt, um den durch diese Sauerstoffradikale verursachten Schaden zu bewältigen, oder verfügt über andere Mechanismen, um sie zu verbrauchen, die noch identifiziert werden müssen.

Dies sollte zu weiteren Forschungen anregen, insbesondere wenn diese Organismen mit Malaria und Toxoplasmose gemeinsam Vorfahren haben - es könnte etwas Interessantes zu lernen geben, das bei der Beseitigung dieser Krankheiten helfen würde. Ich kann mir vorstellen, dass eine biochemische "Radikalbombe" sehr praktisch sein könnte, um Parasiten zu zerstören, wenn es eine Möglichkeit gäbe, sie Licht oder einer anderen Photonenquelle auszusetzen; vielleicht könnten einige medikamentöse Therapien auf die relevanten Gene abzielen und den Parasiten dazu bringen, sich selbst zu zerstören. Interessantes Papier.


Alex Reynolds hat erklärt, warum "Chlorophyll ohne Photosynthese tatsächlich sehr gefährlich ist", aber ich denke, dass die ursprüngliche sensationelle Aussage von Phys.org nicht hilfreich ist, da sie von der eigentlichen Frage ablenkt. Aber das ist es, was man mit dem sogenannten „freien“ Journalismus bekommt.

Offensichtlich synthetisieren Organismen nicht ohne Grund komplexe Moleküle. Wenn die Korallen keine Photosynthese betreiben, nutzen sie die hochenergetischen Elektronen, die aus den Lichtphotonen entstehen, für etwas anderes. Um aus dem Papier zu zitieren:

Chlorophyll selbst hat keine natürliche biologische Funktion außerhalb der Photosynthese, wenn also tatsächlich Photosysteme fehlen, Corallicolide müssen eine neue Verwendung für Chlorophyll entwickelt haben oder seine eng verwandten Vorläufer oder Derivate. Diese Moleküle funktionieren jedoch im Allgemeinen beim Sammeln von Licht, was ohne die Kopplung der resultierenden hochenergetischen Verbindungen an die Photosynthese die zelluläre Integrität zerstören würde. Sonstiges Möglichkeiten sind Funktionen in der Lichtsensorik, Photo-Quenching oder der Regulation der Hämsynthese, aber auch diese lassen die Frage offen, was die Zelle mit den energiereichen Endprodukten machen würde. Darüber hinaus haben wir Korallikolide in Sonnenkorallen (Tubastrea sp.) und Schwarzkorallen (Ordnung Antipatharia) nachgewiesen, die beide als nicht photosynthetische Korallen gelten, was weiter darauf hindeutet, dass Korallikolide von klassischen Arten der Lichtgewinnung abweichen.

Die interessante Frage ist, wofür sie es verwenden. Bomben sind für Schriftsteller, die keine Biochemie betreiben.