Gizemli Bir Çöl Bakterisi, Kendi Fotosentez Yeteneğini Geliştirdi

Fotosentez, kelimenin tam anlamıyla dünyamızı değiştirdi. Güneş ışığını kullanan ve oksijen üreten bitkiler, Dünya'nın tüm atmosferini şu anda soluduğumuz atmosfere dönüştürdü ve ekosistemlerimizi enerji ile besledi.

Şimdi araştırmacılar, çalıntı fotosentez teknolojisini kullanan, kurnaz bir bakteri türü yakaladılar. Ve moleküler, ışığı kullanan sistemi şimdiye kadar gördüğümüz hiçbir şeye benzemiyor.

Çek Bilimler Akademisi Mikrobiyoloji Enstitüsü'nden Michal Koblizek, "Kompleksin mimarisi çok zarif. Doğanın gerçek bir başyapıtı" diyor. "Yalnızca iyi bir yapısal stabiliteye sahip değil, aynı zamanda harika bir ışık hasadı verimliliğine de sahip."

Halihazırda bol miktarda fotosentetik bakteri olduğunu bilmemize rağmen, Gobi yaşayan çölünde Gemmatimonas phototrophica'da olup bitenler benzersizdir.

Bakteri, daha eski bir proteobakteriden yani tamamen farklı bir bakteri filumundan, bütün bir fotosentez ile ilgili gen paketini çaldı.

Bu, bakterinin yatay gen transfer becerilerinin gücünü gösteriyor (antibiyotik direncini kolayca oluşturmaları ile ünlüler).

Bu bilim için yeni, son derece kararlı, güneş ışığını yakalayan molekül kompleksi, merkezi bir reaksiyon merkezine, daha önce diğer bakterilerde görülen güneş ışığını yakalayan bir iç halkaya ve yeni bir dış halka tipine sahiptir.

Birlikte, bu üç bileşen, onu daha önce açıklanan fotosentez komplekslerinden daha kompleks hale getirir.

Fotoğraf: Gemmatimonas phototrophica'nın fotosentetik kompleksi.

Dış halkalar güneş ışığında kopar ve ekstra halka, iç halkanın 868 nm absorpsiyonuna 800 ve 816 nm absorpsiyon bantları ekler. Daha sonra yakaladıkları fotonları, bitkilerdeki yeşil klorofil pigmentleri gibi kromoforların bulunduğu reaksiyon merkezine doğru akıtırlar.

Fotosentez burada gerçekleşir. Yakalanan güneş ışığı, kromoforları, elektronlarını sudan atomları şeker üretmek için karbon dioksit kullanarak bir dizi reaksiyona neden olan bir yol boyunca aktarmaya teşvik eder.

Işık parçaları, şeker moleküllerini birbirine bağlayan bağ enerjisinin bir kısmı haline gelir. Bu, daha sonra enerjimizi elde etmek için biz hayvanların parçalayabildiğiyle aynı enerjidir.

G. phototrophica'nın reaksiyon merkezi, proteobakterilerde bulunanlara benzer ve mor güneş ışığı kullanan bakterilerde görülen aynı kromoforlara sahiptir. Bununla birlikte, benzersiz bir stabilize edici molekül düzenlemesi ile bilinen diğer reaksiyon merkezlerinden farklıdır.

Bu fotosentez yapan yapının inşası, bilinen diğer türlere göre daha fazla enerji gerektirse de araştırmacılar, "Bu, olağanüstü kararlılığı ile dengelenebilir ve kompleksin sağlamlığı, muhtemelen evrimsel bir avantajı temsil ediyor" diye açıklıyor.

Sheffield Üniversitesi'nden yapısal biyolog Pu Qian, "Bu yapısal ve işlevsel çalışmanın heyecan verici sonuçları var, çünkü G. phototrophica'nın güneş enerjisini toplamak ve hapsetmek için kompakt, sağlam ve son derece etkili kendi mimarisini bağımsız olarak geliştirdiğini gösteriyor" diyor.

Bir gün biz de güneş enerjili sentetik biyolojinin geleceğini inşa etmek için G. phototrophica'nın fotosentez sırlarını ondan çalabiliriz.

Bu araştırma Science Advances'te yayınlandı.