Pflanzen ohne Bakterien? ist es theoretisch möglich?

Dies ist die Art von Frage, die aus mehr als einer Perspektive betrachtet werden sollte. Da dies Spekulation ist, nehmen Sie es als gegeben hin, dass es hier eine Menge „Was wäre wenn“ gibt.

Ich bezweifle, dass die meisten Tiere und Pflanzen ganz ohne Bakterien auskommen – wie Sie sagen, stammen die meisten essentiellen Nährstoffe von Bakterien, die Stickstoff binden . Wenn nur Pflanzen auf der Erde übrig blieben, würden die Pflanzen schließlich den gesamten Stickstoff verbrauchen und sie müssten einen Weg finden, mehr zu fixieren.

Können Bakterien nur aus einer Pflanzenwelt hervorgehen? Ich glaube nicht, dass Viren spontan entstehen, aber da in Genomen oft Viren eingebettet sind, ist es im Laufe von etwa einer Milliarde Jahren möglich, dass Bakterien und Viren weiterhin in unsere Genome eingeprägt werden. Würde es rechtzeitig passieren? Die meisten wären skeptisch, ob das Timing funktionieren könnte.

In der Praxis wäre es schwierig, eine Welt wie diese zu erschaffen. Mich würde interessieren, ob man zum Beispiel die Mikroorganismen aus Samen sterilisieren kann, ohne die Pflanze zu töten. Wenn Sie nach einer kleinen sterilen Umgebung nur mit Pflanzen fragen, können Sie dies tun, indem Sie die Nährstoffe hinzufügen, die die Pflanzen benötigen, und ihnen Sonnenlicht geben. Solche autarken Systeme wurden mit Cyanobakterien hergestellt und ich wäre überrascht, wenn Pflanzen nicht einbezogen werden könnten. Dies sind jedoch geschlossene Systeme und werden nach begrenzter Zeit beurteilt. Ob dies eine Antwort auf Ihre Frage ist, ist daher nicht klar. Hier sieht es so aus, als wären einige Wasserpflanzen und Fische fertig geworden. Wenn es eine Pflanze gäbe, die CO₂ in angemessener Menge erzeugt, wäre das möglich.

Früher gab es überhaupt keine Tiere. Sein Gedanke war, dass es vielleicht eine Zeit lang nur photosynthetische Strukturen gab, die im Wasser lagen und die Strahlen aufsaugten. Es ist nicht klar, ob es, wie manche sagen, Koloniebildungen von Cyanobakterien gab, wie wir sie heute sehen , oder ob es möglicherweise größere präzelluläre oder protozelluläre Strukturen gegeben hat. Aber die Wiederherstellung der präkambrischen Genkonfigurationen nur aus Pflanzengenomen scheint mir eine Wette auf Glücksspieler zu sein.

Stellen Sie sich das so vor: Das Leben geht immer bergauf, von weniger entwickelt zu angepasster, besser darin, zu überleben und sich fortzupflanzen.

Das frühe Leben wäre ein grundlegender Mechanismus trivialer Natur, der sich unter den richtigen Bedingungen irgendwie selbst replizieren würde (irgendwie, da die Replik dem Original weniger ähnlich wäre als beim Vergleich der aktuellen Eltern-Kind-Ähnlichkeit). Dies wäre im Grunde eine Zelle. Und eine Zelle würde eine Zelle bleiben, es sei denn, die Kombination mit anderen Zellen und die Spezialisierung auf Funktionalität hätte einen gewissen Vorteil. Sehen Sie sich dieses Lehrvideo zur Abiogenese von cdk007 an, das auf der Arbeit von Jack Szostak basiert.

Aber Sie wissen, dass Evolution nicht der Prozess der Veränderung aller Individuen einer Art in eine einzige Richtung zu einer anderen Art ist. Es ist ein Forking-Prozess. Grundzellen der Art A könnten sich also zu Einzelzellen der Art B entwickeln, aber das würde nur das Aussterben von A bedeuten, wenn die neue Umgebung mit den neuen Organismen feindlich wird, wenn die Ressourcen knapp werden, wenn Art A weniger angepasst ist als alle anderen , also besetzen alle anderen die Nische von A.

Wenn sich also mehrzellige Organismen entwickeln, gibt es bereits VIELE einzellige Organismen, die wichtige Nischen besetzen. Alle verfügbaren Energiequellen werden genutzt. Wenn etwas nicht verwendet wird, ist es eine neue Nische für jede zufällige Mutation, die es dem Organismus ermöglicht, diese Nische zu nutzen und als neue Art zu gedeihen. Wie auch immer Sie es betrachten, mehrzellige Organismen beginnen nicht zu existieren, ohne dass sie von einzelligen Organismen umgeben sind. Alle mehrzelligen Organismen werden also eine Umgebung haben, die diese "Bakterien" enthält, also werden sie sich an diese Umgebung anpassen. Es ist einfacher zu lernen, mit etwas zu leben, als zu lernen, mit ihnen zu kämpfen und dann ihre Nische zu besetzen, weil das Töten und Wechseln, um die Nische zu besetzen, viel mehr Veränderungen im Organismus erfordert.

Das Leben auf der Erde ist ausgewogen, wie jede Art ihren wichtigen Platz im Stoffkreislauf einnimmt. Dies geschah nicht zufällig, sondern ist das einzig wahrscheinliche Ergebnis des Evolutionsprozesses durch natürliche Auslese. Eine Welt zu haben, die völlig frei von jeder Spur primitiver Lebensformen ist, ist so gut wie unmöglich. Auf der Erde gibt es immer noch Arten von Archaea, die Arten ähneln, die vor Milliarden von Jahren auf der Erde existierten. Lesen Sie diesen Artikel auf Wikipedia , um Nanoarchaeum equitansdie Vielfalt des Lebens zu verstehen.

Eine der wichtigsten Aufgaben von Bakterien ist die Fixierung von Stickstoff. Die biologische Stickstofffixierung wird hauptsächlich von Bakterien durchgeführt. Es sind keine Pflanzen bekannt, die ein Enzym vom Nitrogenase-Typ exprimieren. Pflanzen können also keinen Stickstoff binden.

Ohne Bakterien in der Ökologie... ist das Ökosystem durch Stickstoffmangel in Schwierigkeiten geraten.

Allerdings wird auch die Denitrifikation, die Entfernung von gebundenem Stickstoff und die Umwandlung zurück in Stickstoffgas, von Bakterien katalysiert. Also keine Bakterien, kein Stickstoffverlust auf biologischem Weg.

Stickstoff kann durch Blitzentladung fixiert werden. Etwa 5%-8% des gesamten Stickstoffs werden auf diese Weise fixiert http://www.biology-pages.info/N/NitrogenCycle.html . Allerdings neigen Blitze dazu, Waldbrände zu verursachen ... was zu Stickstoffverlusten führt.

Wo bleibt uns das? Wir müssen erraten, wie viel Stickstoff durch Waldbrände verloren geht (und durch Sedimentation verschüttet wird) und wie viel Stickstoff durch Blitzentladung gewonnen wird.

Das ist gar nicht so einfach zu erraten. In einer Welt mit viel Regen (viel Regenwald) ... kann es viele Blitze und keine Brände geben. Aber in einer Welt der Sümpfe würde auch viel organisches Material (und Stickstoff) durch Sedimentation verloren gehen. Eine trockenere Welt hätte mehr Brände.

Wenn überhaupt ... Ich würde vermuten, dass eine solche Welt langfristig instabil ist, sicherlich auf einer geologischen Zeitskala. Schließlich wird sich die Umgebung in eine Umgebung ändern, in der Stickstoff verloren geht und die Fixierung durch Blitze reduziert wird ... und die Ökologie wird durch Stickstoffmangel zusammenbrechen.

Könnten Bakterien in der Welt entstehen?

Meine Vermutung ist nein. Es ist unwahrscheinlich, dass ein zweites Ereignis der Abiogenese auftritt, wenn bereits Leben vorhanden ist. Die Pflanze, die auf eurer Welt lebt, würde verhindern, dass eine neue Lebensform wieder auftaucht. Pflanzen sind keine stillen Nachbarn, die sich um ihre eigenen Angelegenheiten kümmern. Pflanzen scheiden Toxine aus, um andere Pflanzen zu vergiften. Wachstum begrenzen. (Walnüsse sind ein gutes Beispiel) Pflanzenwurzeln absorbieren einfache Zucker und Aminosäuren. Beispiel. http://link.springer.com/article/10.1007/BF02202082 Der Rohstoff für neues Leben wird sich also nicht ansammeln.

Das heißt ... es gibt keinen Grund, warum sich das Pflanzenleben nicht zu einer einzigen Zelle vereinfachen kann ... solche Extreme sind parasitären Seepocken der Gattung Sacculina passiert ... die weniger wie ein Krebstier (dh eine Krabbe) aussehen als Seepocken normalerweise tun und eher Pilz. https://en.wikipedia.org/wiki/Sacculina Wir könnten also einzellige Pflanzen haben, die von höheren Pflanzen abstammen.

Ungewiss ist, ob Pflanzen ein Enzym zur Fixierung von Stickstoff neu entwickeln könnten. Nitrogenase (nif) scheint sich einmal in Methanogenen entwickelt zu haben und wurde durch lateralen Gentransfer auf viele andere Bakterien übertragen. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3733012/#B7

Siehe https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6164190/

Es stellt sich heraus, dass sich bakterienfreie Samen nicht vermehren können, weil Wurzelhaare die Produktion von Ethylen benötigen, um zu wachsen. Sekrete, die die Pflanze während der Keimlingsphase nicht erzeugen kann (es wird gezeigt, dass sterile Samen keine Wurzelhaare im Papier erzeugen können). Wenn Bakterien, die in den Wurzeln der Pflanze leben (Endophyten), mit Zucker gefüttert werden (von der Pflanze selbst), setzen sie Ethylen als Nebenprodukt frei, was zu einer Verlängerung der Wurzelhaare führt und so das Wachstum der Pflanzen ermöglicht.

Das ist ein faszinierendes Zeug, da auch ich davon nichts wusste und immer fragte: "Wenn Bodenmikroben wichtig für das Pflanzenwachstum sind, warum können Pflanzen wachsen, selbst wenn hydroponische Systeme Bakterien von den Pflanzenwurzeln wegspülen würden?"

Also nein, Ihre Hanfpflanze wäre buchstäblich physikalisch und biologisch nicht in der Lage, ohne das Vorhandensein von Bakterien zu wachsen.

Sie können die nährstofffixierenden Bakterien vollständig ersetzen, aber bis Sie einen Weg finden, Pflanzen mit einer winzigen Menge Ethylen zu inokulieren (Nanoblasentechnologie?), ohne das gesamte Pflanzenwurzelsystem zu oxidieren, sind immer noch Bakterien erforderlich.