PAR ist die Akronym für Photosynthetisch aktive Strahlung, und bezieht sich auf Licht mit Wellenlängen von 400 - 700 nm, das sogenannte sichtbare Spektrum, aus rot markiert zu Violett. PAR ist photosynthetisch aktiv, da es den Wellenlängenbereich umfasst, der von Pigmenten absorbiert wird, die an der Photosynthese beteiligt sind – Chlorophyll a (Chl a) und andere Zubehörteil Pigmente, einschließlich Chlorophylle b, c und d, und Carotinoide. Obwohl ein großer Wellenlängenbereich innerhalb dieses PAR-Bandes von der Vielzahl der an der Photosynthese beteiligten Pigmente absorbiert wird, wird die mit dieser Strahlung verbundene Energie letztendlich an Chl a -Moleküle weitergegeben, die sich in den Reaktionszentren der beiden befinden Photosysteme (PS), die die Photosynthese antreiben.

Das Chl a, das die Energetisierung der Elektronen in der Photosynthese antreibt, absorbiert auch und, was wichtig ist, selbst Licht, maximal bei 680 nm (in PS II) und bei 700 nm in PSI, die beide sichtbare rote Wellenlängen sind. Einmal von Chl a absorbiert oder/und dorthin übertragen, wird diese Lichtenergie letztendlich verwendet, um die Produktion zu erleichtern ATP (Adenosin Triphosphat) und NADPH (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat-Wasserstoff) bei den sogenannten Lichtreaktionen der Photosynthese (formeller: die Lichtabhängige Reaktionen). Dieses ATP und NADPH beteiligt sich anschließend an der Lichtunabhängige Reaktionen der Photosynthese – früher als die bezeichnet dunkle Reaktionen – bei dem Kohlendioxid enzymatisch in organische Moleküle für das Wachstum usw. der Pflanze eingebaut wird.

Obwohl PAR ein Begriff ist, der sich auf die sauerstoffproduzierende Form der Photosynthese bezieht, die von Mitgliedern der Pflanzenreich, ist es auch relevant für die Photosynthese von Algen und Meeresalgen (das "altmodische" Königreich Prot(okt)ista) und die sauerstoffhaltige Photosynthese durch spezialisierte Bakterien, die als Cyanobakterien bekannt sind (früher oder heute noch bekannt – von denen von uns mit einem bestimmten Alter und einer bestimmten taxonomischen Präferenz – als „Blau Grün Algen') innerhalb der Domain Bakterien. Und diese Ansicht der Photosynthese schien allesamt schön und ordentlich und unkompliziert zu sein, findet sich in den Lehrbüchern und ist das, was wir unseren Schülern beibringen, in dem Glauben, dass dies die Situation in der Natur war.

Der gemütliche Status quo wurde vor einigen Jahren durch die Entdeckung eines neuen Chlorophylls – Chlorophyll f (Chl f) –, das aus Cyanobakterien isoliert wurde, ein wenig erschüttert Stromatoliten in Australien von min Chen et al. die Licht jenseits des PAR-Bereichs bei 706 nm absorbiert und verwendet. Es wurde jedoch angenommen, dass Chl f ein akzessorisches Pigment war, der ultimative Treiber der photosynthetischen Energetisierung von Elektronen in diesen Mikroben – und wie in allen anderen sauerstoffhaltigen photosynthetischen Organismen – war Chl a. In der Tat war diese Sichtweise der Photosynthese so tief verwurzelt, dass ein 'rot markiert begrenzenEs wurde angenommen, dass es existiert, was die photosynthetische Elektronenerregung auf Wellenlängen von nicht mehr als 700 nm (welches Licht rot ist) beschränkt. Sicherlich erstreckte es sich nicht auf die Verwendung von fernrotem Licht jenseits von 700 nm, das Chl f absorbiert.

Diese Ansicht wurde nun durch Arbeiten von ernsthaft in Frage gestellt Denis Nürnberg et al. unter Verwendung des Cyanobakteriums Chroococcidiopsis Thermalis. Wenn es unter 750 nm dunkelroter Beleuchtung gezüchtet wurde, arbeitete das Photosystem II des Blaugrüns mit einer Wellenlänge von 745 nm (nur bis zu Chl f) und bei 727 nm für Photosystem I, was auf Chl f (oder Chl d, aber – und das ist wichtig – ein längerwellig absorbierendes Chl als Chl a). Obwohl Chl f in diesen Komplexen auch als Lichtsammler fungierte, ist die entscheidende Beobachtung, dass Wellenlängen im fernen Rot – jenseits der roten Grenze der Photosynthese – ausreichten, um die Photochemie der Photosynthese in diesen Organismen anzutreiben. Obwohl Chl f bei Wellenlängen über 760 nm absorbieren kann, schlagen die Autoren vor, dass 727 nm die „zweite rote Grenze“ für das Funktionieren des Photosystems II sein könnte. Diese neue Form der Photosynthese scheint für in der Natur lebende Organismen in tief schattigen Umgebungen, in denen solches dunkelrotes Licht natürlich vorkommt, von Vorteil zu sein. Andere Kommentatoren schlagen vor, dass diese Entdeckung für unsere Suche nach außerirdischen photosynthetischen Lebensformen relevant sein könnte. vielleicht auf dem Mars.

Die Sichtweise von Herrn Cuttings ist viel näher an der Heimat und bezieht sich auf aktuelle – und laufende – Diskussionen darüber wo das Leben begann auf der Erdeund hydrothermal Wind insbesondere. Obwohl es sich um Umgebungen mit hoher Temperatur und hohem Druck ohne Oberflächenlicht handelt, können Hydrothermalquellen in der Tiefsee ihre eigene In-situ-Beleuchtung haben.

Diese Strahlung, sogenannte geothermische Strahlung, ist langwellig – jenseits des sichtbaren Spektrums und daher PAR – und besteht aus die elektromagnetische Strahlung von heißen Gegenständen abgegeben in diese Hochtemperaturregionen. Vielleicht haben sich an solchen Orten primitive Organismen mit Molekülen entwickelt, die das langwellige Licht in einer frühen Version der Photosynthese absorbierten und nutzten. Einige von ihnen haben möglicherweise zu vorhandenen Einzellern wie Chroococcidiopsis thermalis geführt, und andere könnten die Vorläufer von Organismen gewesen sein, die durch die Operation der Chloroplasten eukaryotischer Zellen wurden Seriell Endosymbiotische Theorie. Anschließend divergierten und veränderten sich diese strahlungsabsorbierenden Pigmente als Reaktion auf sichtbar beleuchtete Umgebungen, was zu Chls a, b und anderen akzessorischen Pigmenten usw. führte….

Daher kann diese aufregende (ja, Wortspiel anerkannte und völlig berechtigte…) Forschung des 21. Jahrhunderts dazu beitragen, die Argumente dafür zu untermauern, dass hydrothermale Quellen vor vielen Milliarden Jahren die „Wiege des Lebens“ auf der Erde waren*. In jedem Fall müssen Lehrbücher geändert werden, um diese neue Form der Photosynthese aufzunehmen.

* Die Nutzung dieser Entdeckung könnte auch dazu beitragen, Pflanzen zu erzeugen, die einen größeren Anteil der Sonnenstrahlung als derzeit nutzen können. Zum Beispiel, Rienk van Gröndelle und Egbert Boeker argumentieren, dass die Umgestaltung von Anlagen zur besseren Nutzung von Wellenlängen von 700 bis 900 nm eine Untersuchung wert ist. Oder man könnte einfach versuchen, langwellig absorbierende Pigmente scheinbar besser zu nutzen bereits in Sonnenblumen vorhanden. Eine solche verbesserte Photosynthese und gesteigerte Pflanzenproduktivität könnten einen großen Beitrag dazu leisten, Probleme der Ernährungssicherheit „auf einen Schlag“ zu beseitigen. Alternativ, warum nicht Ingenieur Bakteriochlorophylle in unsere Nutzpflanzen? Diese Moleküle (man kann sie nicht Pigmente nennen, da sie nicht sichtbare Wellenlängen absorbieren), das Bestrahlung verwenden kann bis zu 1050 nm Wellenlänge, könnte eine weitere noch unerforschte Mikroben-höhere Pflanzen-'Symbiose' sein ...?