Cyanobakterien: Gute Woche oder schlechte Woche...? Teil IV

Dies ist der letzte von unserem Quartett von Blog-Beiträgen in der berichtenswerten Welt der Blaugrünen, und betrachtet diese Organismen aus einem anderen Blickwinkel…

Cyanobakterien erhellen den Weg für Alternativen zu fossilen Brennstoffen

In einer Umgebung, in der das Lichtniveau durch Luftverschmutzung reduziert wird, die die Sonne blockiert – wie die Situation unmittelbar nach dem Chicxulub-Asteroideneinschlag (Kunio Kaiho et al., 2016; Karl Bardeen et al., 2017), die danach noch mehrere Jahre bestehen blieb, ist die Fähigkeit photosynthetischer Organismen, einen möglichst breiten Bereich von Sonnenwellenlängen als Energiequelle zu nutzen, nützlich und bietet solchen Organismen einen klaren ökologischen Vorteil. Die durch Sonnenlicht angetriebene Photosynthese wird hauptsächlich durch Lichtwellenlängen zwischen 400 und 700 nm (PAR – photosynthetisch aktiv Strahlung), die von einer Reihe von Pigmenten wie z Chlorophylle und Zubehörteil Pigmente.

Allerdings und zusätzlich zu Chlorophyll a (Das ultimatives Sonnenlichtenergie-einfangendes Pigment der sauerstoffhaltigen Photosynthese), einige Cyanobakterien enthalten Chlorophyll f (Süleyman Allakhverdiev et al., 2016). Dieses Pigment absorbiert im Bereich von 700–760 nm (Denis Nürnberg et al., 2018; Michael Kühl et al., 2020), also deutlich jenseits der historisch vermuteten „roten Grenze“ von 700 nm*. Die Fähigkeit, Sonnenlichtenergie zu ernten, erstreckte sich auf die Infrarot- (IR) Region ist für diese Cyanobakterien eindeutig von Vorteil. Es ist auch für andere Organismen relevant, die daran interessiert sind, Energie für andere Zwecke als Photosynthese und Nahrungsmittelproduktion einzufangen. Und so ist dieses Stück blaugrüner Biologie den Interessen der Betrachter nicht entgangen Alternative – und im Idealfall erneuerbaren – Energiequellen zu nicht erneuerbaren fossilen Brennstoffen.

Diesbezüglich biologische Erkenntnisse aus Arbeiten von Koji Kato et al. (2020) in die strukturellen Grundlagen für die Anpassung und Funktion von Chlorophyll f im Photosystem I im Cyanobakterium Halomikronema Hongdechloris ist von Interesse an die Engagierten Sonnenkollektor Technologie. Warum? Nun, laut Prof. Tatsuya Tomo, einem der Autoren der Studie, „ist etwa die Hälfte der Sonnenenergie, die auf die Erde fällt, sichtbares Licht und die andere Hälfte Infrarotlicht. Unsere Forschung bringt einen Mechanismus hervor, der Licht im unteren Energiespektrum nutzen kann, was noch nie zuvor gesehen wurde. Unsere Ergebnisse zeigen, wie die Effizienz des Energietransfers bei der Photosynthese verbessert werden kann, und liefern darüber hinaus wichtige Einblicke in die künstliche Photosynthese.“ Obwohl Sonnenkollektoren keine künstliche Photosynthese durchlaufen, ahmen sie die Photosynthese nach Sonnenenergie einfangen (was nachträglich ist in Strom umgewandelt statt 'chemische Energie', eingeschlossen in interatomaren Bindungen in Kohlenhydraten, wie bei der Photosynthese). Wenn Sonnenkollektoren so konstruiert werden können, dass sie einen größeren Bereich der Sonnenstrahlung als derzeit absorbieren – vielleicht unter Verwendung von Erkenntnissen aus der Biologie des rotverschobenen Cyanophyten Chlorophyll f – können sie mehr Energie für den menschlichen Gebrauch liefern und hoffentlich unsere (übermäßige) Abhängigkeit davon reduzieren umweltverschmutzend fossile Brennstoffe.

Und da haben wir es, ziemlich traurig, diese Nachricht unterstreicht den wahren Grund, warum Menschen an Pflanzen interessiert sind – einschließlich Ehrenpflanzen wie Cyanobakterien – und ihrer Biologie, um zu sehen, was sie für uns tun können und wie ihre bemerkenswerten Fähigkeiten sein können von und zum Nutzen der Menschheit ausgebeutet.

Zeit für eine Entscheidung: Nach Durchsicht dieses und der drei vorangegangenen Beiträge [Teil I, II und III – Botany One-URLs folgen]: War es eine gute oder eine schlechte Woche für Cyanobakterien? Nun, das hängt ganz vom Standpunkt ab – ob als „gute“ Cyanobakterie, als „schlechte“, als dankbare Blaugrüne, die ein Weltuntergangsszenario überlebt hat, oder als Mensch, der sich Sorgen um den Zustand des Planeten und seine schwindenden Energiereserven macht… [Anm. d. Red.: Sie haben von Herrn Cuttings keine klare Antwort erwartet, oder?]

* Ob dies ein Faktor für die frühe Besiedlung der Chicxulub-Impaktstelle durch diese unerschrockenen, bahnbrechenden Cyanobakterien war, ist nicht bekannt (siehe Teil III). Weitere Informationen zu Chlorophyll f und der „roten Grenze“ finden Sie hier Botanik Ein Beitrag.