Könnte ein Organismus Photosynthese entwickeln, indem er interne mikroskopische Strukturen verwendet, anstatt Pigmente zu verwenden?

Ich verstehe, dass die meisten Tiere, die blau aussehen, kein blaues Pigment haben, sondern stattdessen mikroskopische Strukturen haben, die blaues Licht streuen.

Richtig, aber das hat nichts mit Photosynthese zu tun.

Wenn ja, unter welchen Umständen wäre die Photosynthese durch lichtabsorbierende Strukturen leichter zu entwickeln als die Photosynthese durch photosynthetische Pigmente, und wie würden solche Strukturen aussehen?

Ein photosynthetisches Pigment ist nichts anderes als ein Molekül, das Licht absorbiert und seine elektromagnetische Energie in chemische Energie umwandelt. Mit anderen Worten, es ist genau eine "lichtabsorbierende Struktur".

Kleine Korrektur: Es sind nicht nur die Pigmente, sondern die Organellen, die Photosynthese betreiben.

Was Sie suchen, finden Sie in der orientalischen Hornisse, insbesondere in ihrer Pigmentierung. Die Pigmente der Vespa Orientalis sind nicht nur Show, sondern dienen auch dazu, Licht in Energie umzuwandeln. Die Wespe nutzt diese Sonnenenergie, um zu fliegen oder ihren Bau zu graben, weshalb sie mittags am aktivsten ist. Pigmente in der Kutikula der orientalischen Hornisse absorbieren Sonnenenergie, die in elektrische Energie umgewandelt wird. Die gebänderten Abschnitte haben mehrere Schichten, die sukzessive dünner werden und die Pigmente sanden. Die braune Kutikula hat etwa 30 Schichten, die gelbe Schicht etwa 15.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die äußere braune Schicht mit Rillen bedeckt ist, die fast wie Gitter wirken, die dabei helfen, Licht einzufangen, wodurch die Strahlen zur besseren Absorption nach innen geleitet werden können. Die äußere gelbe Schicht ist mit ovalen Erhebungen bedeckt, die die effektive Oberfläche für die Absorption vergrößern. Beide Bereiche weisen Antireflexions- und Lichteinfangeigenschaften auf, wodurch die Lichtabsorption in der Kutikula verbessert wird. Es hat sich gezeigt, dass die enzymatische Aktivität in diesen Regionen abnimmt, wenn die Hornisse Licht ausgesetzt wird, wodurch sie Energie sparen kann.

Quelle: https://asknature.org/strategy/pigments-absorb-solar-energy/

Wärmekraftmaschine.

https://en.wikipedia.org/wiki/Crookes_radiometer#Thermodynamic_explanation

Wie bereits erwähnt, ist ein Pigment einfach ein Molekül, das Licht einer bestimmten Wellenlänge absorbiert oder reflektiert. Ein photosynthetisches Pigment ist mehr als das – anstatt nur das Molekül zu erhitzen, das es absorbiert, wird absorbierte Lichtenergie auf ein Elektron übertragen, das weitergegeben werden kann, um schließlich an einer chemischen Reaktion teilzunehmen und ATP zu erzeugen. Dies ist eine hohe Hürde für die Evolution, und es sind nur wenige solcher Pigmente bekannt.

Das OP fragt nach einer mikroskopischen Struktur. Ich stelle mir etwas Größeres als ein Protein oder Molekül vor. Die Struktur könnte so etwas wie das oben abgebildete Crookes-Radiometer sein. Dies ist eine Art Wärmekraftmaschine, die elektromagnetische Energie in Wärme und von dort in kinetische Energie umwandelt.

Bewegung mit Schwarzkörperabsorption Wenn eine Strahlungsenergiequelle auf ein Crookes-Radiometer gerichtet wird, wird das Radiometer zu einer Wärmemaschine.[5] Der Betrieb einer Wärmekraftmaschine basiert auf einer Temperaturdifferenz, die in eine mechanische Leistung umgewandelt wird. In diesem Fall wird die schwarze Seite des Flügels heißer als die andere Seite, da Strahlungsenergie von einer Lichtquelle die schwarze Seite durch Schwarzkörperabsorption schneller erwärmt als die silberne oder weiße Seite.

Die Mühle dreht sich mit jeder Frequenz, die die schwarze Seite erwärmen kann, und dreht sich rückwärts, wenn die Umgebung kühler ist als sie ist – jetzt angetrieben durch Schwarzkörperstrahlung von der schwarzen Seite.

WB-Stack hat die Idee verbreitet, kinetische Energie (z. B. Wind) zur Erzeugung von ATP zu verwenden . In dem Szenario hier wird Wärmeenergie in kinetische Energie umgewandelt, die zur Erzeugung von ATP verwendet werden könnte - was schön ist, da Wärme auf jeder molekularen Ebene wirkt und Sie die eingefangene Energie nicht wie beim Wind herunterschalten müssen. Nanoskalige Wärmekraftmaschinen existieren und arbeiten auf der Skala der Proteinmechanismen, die ATP herstellen.

Eine nanoskalige Wärmekraftmaschine ist wahrscheinlich eine noch höhere Hürde für die Evolution. Weniger hoch für intelligentes Design!