Begingen Cyanobakterien evolutionären Selbstmord, indem sie Sauerstoff produzierten?

Ich habe diese Geschichte von einem meiner Freunde gehört:

Cyanobakterien können Kohlendioxid durch Photosynthese in Sauerstoff umwandeln, sodass die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre nach ihrem Erscheinen noch lange anstieg. Schließlich vergiftete dieser Sauerstoff Cyanobakterien durch einen Mechanismus, der viele von ihnen effektiv tötete. Als Nebeneffekt führt der produzierte Sauerstoff zur Evolution von Fischen und anderen fantastischen Kreaturen, einschließlich Menschen.

Ich frage mich, ob es wahr ist. Nach einigem Suchen fand ich heraus, dass Cyanobakterien Photosynthese betreiben können. Allerdings kann ich nicht sagen, ob Sauerstoff für sie giftig ist.

Mit dem Begriff "Selbstmord" bezieht man sich im Allgemeinen auf die Entscheidung einer einzelnen Person, sich selbst zu zerstören (was Sie vermutlich erkannt haben, als Sie den Begriff in Anführungszeichen gesetzt haben). Die Art von Prozess, auf den Sie sich beziehen (bei dem eine Population ihre Umwelt bis zu dem Punkt verschmutzt, an dem der Fortbestand der Gruppe bedroht ist) wird als evolutionärer Selbstmord bezeichnet .
@Remi.b Vielen Dank! Ich habe den Titel bearbeitet, um ihn wissenschaftlicher zu gestalten.
Sauerstoff ist von Natur aus eine toxische Substanz, da es das zweitreaktivste Nichtmetall ist. Die meisten Organismen haben jedoch Mechanismen entwickelt, um der durch Sauerstoff verursachten Toxizität entgegenzuwirken.
@WYSIWYG Da Cyanobakterien so eine primitive Kreatur sind, wissen sie wohl nicht, wie sie sich vor Sauerstoff schützen sollen. Außerdem gab es vor ihrer Existenz nicht viel Sauerstoff in der Atmosphäre, daher denke ich, dass der Widerstand gegen Sauerstoff zu der Zeit, als sie sich entwickelt haben, nicht entscheidend war.
@SunQingyao Organismen denken und implementieren keine Strategien. Sie entwickeln sich, um Eigenschaften zu erwerben, die ihnen das Überleben ermöglichen. Bitte lesen Sie mehr über Evolution. Das Verständnis der Evolution ist ein guter Ausgangspunkt.
@WYSIWYG Tatsächlich meinte ich, dass eine einzelne Cyanobakterie diese Umgebung auch dann überleben könnte, wenn sie nicht mit Sauerstoffresistenz ausgestattet ist, sodass diejenigen, die (aus Versehen) mit Sauerstoffresistenz geboren wurden, keinen Vorteil gegenüber denen hatten, die dies nicht getan haben. Infolgedessen konnte die Sauerstoffbeständigkeit nicht an die nächste Generation weitergegeben werden. Als der Sauerstoff in der Atmosphäre giftig/tödlich wurde, war alles zu spät (es war nicht genug Zeit für eine weitere nützliche Mutation). Wie auch immer, ich werde die Materialien in dem von Ihnen angegebenen Link lesen :)

Antworten (1)

Sauerstoff ist in der Tat aufgrund seiner Oxidationskraft, dh der Fähigkeit, Elektronen aus anderen Substanzen zu entfernen, für Zellen hochgiftig. Seit die ersten kohlenstoffreduzierenden Organismen vor mehr als 2 Milliarden Jahren damit begannen, die Menge an molekularem Sauerstoff in der Atmosphäre zu erhöhen, hat sich das Leben auf der Erde durch diese Verbindung dramatisch verändert: Sie können sogar davon ausgehen, dass die aerobe Atmung ursprünglich als ein Mechanismus der Reduzierung des giftigen molekularen Sauerstoffs zum unschädlichen Wasser.

Heutzutage verfügen Organismen, die Wasser verwenden, um Kohlendioxid zu reduzieren und Sauerstoff als Nebenprodukt freizusetzen, über molekulare Mechanismen (wie zum Beispiel aerobe Atmung), um sie vor dem von ihnen produzierten Sauerstoff zu schützen.

Aber Ihre Frage ist durchaus interessant: Wie schützten sich die ersten photosynthetischen Organismen gegen den Sauerstoff, den sie zu produzieren begannen?

Dies ist ein Haken 22. Eine interessante Lösung wurde von einem Team von Geobiologen vom Caltech vorgeschlagen: Es gab eine kleine Menge molekularen Sauerstoffs im Wasser des Ozeans, bevor die Photosynthese auftrat. Diese geringe Sauerstoffmenge konnte die Entwicklung biochemischer Mechanismen fördern, die Organismen vor ihrer Toxizität schützen. Einige dieser Organismen waren dann in der Lage, Photosynthese zu entwickeln und sich gegen die riesige Menge an Sauerstoff zu schützen, die sie freizusetzen begannen. Nach Angaben des Teams:

Niedrige Mengen an Peroxiden und molekularem Sauerstoff, die während der archaischen und frühesten proterozoischen Nicht-Schneeball-Gletscherintervalle erzeugt wurden, könnten die Entwicklung von sauerstoffvermittelnden und verbrauchenden Enzymen vorangetrieben und damit den Weg für das eventuelle Auftreten der sauerstoffhaltigen Photosynthese geebnet haben.

Quelle: Liang, M., Hartman, H., Kopp, RE, Kirschvink, JL und Yung, YL (2006) „Produktion von Wasserstoffperoxid in der Atmosphäre einer Schneeballerde und der Ursprung der sauerstoffhaltigen Photosynthese“, Proceedings of the National Akademie der Wissenschaften, 103(50), S. 18896–18899. doi: 10.1073/pnas.0608839103.

BEARBEITEN : Laut Ihrem Kommentar möchten Sie nur wissen, "ob Cyanobakterien Sauerstoff überleben können" . Nun, das ist noch einfacher zu beantworten:

Cyanobakterien können aerobe Atmung durchführen. Das bedeutet, dass sie aus organischen Stoffen gewonnene Protonen und Elektronen problemlos nutzen können, um molekularen Sauerstoff zu H 2 O zu reduzieren:

Cyanobakterien ... gehören zu den sehr wenigen Gruppen, die gleichzeitig sauerstoffhaltige Photosynthese und Atmung im selben Kompartiment durchführen können, und viele Cyanobakterienarten sind in der Lage, Stickstoff zu fixieren. Daher können sie unter einer Vielzahl von Umweltbedingungen überleben und gedeihen.

Quelle: Photosynthese und Atmung in Cyanobakterien

Lassen Sie mich Ihnen zunächst für Ihre vollständige Antwort danken, aus der ich gelernt habe, dass Cyanobakterien von Anfang an wissen, wie sie sich vor dem giftigen Sauerstoff schützen können, aufgrund der geringen Menge an Sauerstoff im Ozean, zusammen mit anderen interessanten Erkenntnissen. Was ich jedoch wissen möchte, ist, ob Cyanobakterien in der Lage sind, Sauerstoff zu überleben , oder welche Menge an Sauerstoff Cyanobakterien überleben können . Ich würde es sehr schätzen, wenn Sie darauf antworten und/oder einige Referenzen finden könnten.
@SunQingyao überprüfe meine Bearbeitung.
Begingen Cyanobakterien evolutionären Selbstmord, indem sie Sauerstoff produzierten?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v