Photobiologie [die Wissenschaft vom Licht und Leben], 3^rd Ausgabe. Herausgegeben von Lars Olaf Björn. Springer, 2015.

Als Botaniker (ich nehme an, dass dies die meisten Leser dieser Blog-Site sind) sind wir uns – und mehr als die meisten anderen Biologen – der Bedeutung des Lichts in der Biologie sehr bewusst. Die sonnengetriebene Photosynthese ist nicht nur die treibende Kraft, die das Wachstum von Pflanzen und pflanzenähnlichen Organismen antreibt, sondern Licht – in Bezug auf seine Qualität und/oder Quantität – spielt auch eine wichtige Rolle im gesamten Lebenszyklus von Blütenpflanzen, z Keimung einiger Samen), Phototropismus und Photomorphogenese (um das richtige Wachstum und die Entwicklung der sich entwickelnden Pflanze sicherzustellen) und Photoperiodismus (während der Blüte). Und wir erkennen auch an, dass überschüssiges Licht – und nicht nur aus Wellenlängen des sichtbaren Spektrums – Pflanzen durch Photoinhibition und Photooxidation schädigen kann. Aber Biologen – deren pflanzliches Material mit allen anderen Organismen auf dem Planeten interagiert – müssen wir uns auch der größeren Rolle bewusst sein, die Licht spielt – insbesondere, wenn auch nicht nur, das sichtbare Spektrum des Sonnenlichts, sondern auch die wärmespendenden Infrarotwellenlängen, und zwar häufig DNA-schädigende UV-Komponente – spielt in der Biologie und Ökologie aller Lebewesen eine Rolle.

Und Bücher sind wie die von Björn Photobiologie versuche genau das zu tun. Tatsächlich ist es eines der Ziele des Buches, darauf hinzuweisen, dass verschiedene Disziplinen, die sich mit Licht und Leben befassen, mehr gemeinsam haben, als es auf den ersten Blick scheinen mag, und dass die gleichen Prinzipien für scheinbar verschiedene Bereiche der Photobiologie gelten. Aber wie der Herausgeber anerkennt, ist Photobiologie ein so großes Thema, dass es unmöglich ist, alle Aspekte in einem Band abzudecken. Dementsprechend sind Auswahlen zu treffen, die mehr oder weniger die Interessen etc. des Herausgebers widerspiegeln und welche Themen aktuell aktuell sind. Glücklicherweise sind die Interessen des Herausgebers ziemlich breit gefächert PhotobiologieDie 29 Kapitel von bieten einen großartigen Überblick über die photobiologische Forschung und das Verständnis in dieser Phase des 21^st Jahrhundert. Unter dem Gesichtspunkt der „Möglichkeit, die hervorgehobene Arbeit weiterzuverfolgen“ hat jedes Kapitel nicht nur eine Liste von Referenzen am Ende des Beitrags, sondern auch Zitate im Text (ich sehe es gerne diese Integration!). Und um den Lesern zu helfen, ihre Lieblingsthemen zu finden, gibt es einen ziemlich umfangreichen zweispaltigen Index, der ca. 2 Seiten [und ja, meine Modellpflanzenkollegen werden darin viele Einträge für Arabidopsis finden…].

Während man versucht sein mag, Licht nur in Bezug auf Qualität zu betrachten – Farbe oder Wellenlänge oder Quantität – wie stark das Licht ist und wie lange es wahrgenommen wird, ist das überaus wichtige Kapitel 2 – „Prinzipien und Nomenklatur für die Quantifizierung des Lichts“ – zeigt schnell, wie vage solche Vorstellungen sind, und korrigiert diese allzu vereinfachende Sichtweise sehr früh im Buch. Licht ist so tückisch, dass dieses Kapitel alle außer den Fotobegeisterten davon abhalten könnte, weiterzulesen. Aber es lohnt sich, sich die Mühe zu machen, den Inhalt dieses Kapitels und die wichtige Botschaft zu würdigen. Schließlich ist eine solche Würdigung entscheidend für die Interpretation aller Untersuchungen, die versuchen, die Beziehung zwischen „Licht“ und Leben zu enträtseln, deren Betrachtung von Facetten Gegenstand der meisten verbleibenden Kapitel ist.

Photobiologie umfasst das Spektrum der Wechselwirkungen zwischen Licht und Leben und hat eine breite zeitliche und ökologische Reichweite. Somit haben wir eine sehr alte Dimension von einem Kapitel, das sich mit der Rolle von UV bei der Entstehung des Lebens auf der Erde befasst, zu einem, das eine klare und gegenwärtige – und zukünftige? – Gefahr bei der Untersuchung der schädlichen Auswirkungen von UV-Strahlung auf die Ozonschicht (die ohne Korrektur zur Vernichtung des Lebens auf der Erde führen könnte …). Und beide irdische [Kap. 6 Terrestrisches Tageslicht] und aquatisches [Kap. 7 Underwater Light]-Umgebungen gelten als breit angelegte ökologische/ökosystemische Perspektiven. Es ist viel drin Photobiologie photophytologischer Natur, um die direkten Interessen selbst der anspruchsvollsten Pflanzenbiologen zu befriedigen, z. B. Photomorphogenese und Photoperiodismus (auch von Tieren), photosynthetische Lichtsammlung, Evolution der Photosynthese, Übersprechen zwischen pflanzlichen Photorezeptoren und spektrale Abstimmung (Pigmente) . Pflanzendimensionen kommen auch in mehreren anderen Kapiteln vor – z. B. Licht-unterstützte Infektion und Licht-Zurücksetzen circadianer Uhren, was die Königreichsübergreifende Relevanz vieler photobiologischer Phänomene unterstreicht. Pflanzenbiologen werden auch in nicht-pflanzliche Phänomene wie die Photobiologie der menschlichen Haut und die Vielfalt der Augenoptik eingeführt (von direkter Bedeutung für Pflanzenbiologen, da sie Menschen sind, die Augen haben …). Mit anderen Worten, Björns Vision für das Buch – grundlegendes Wissen zu vermitteln, das nützlich sein kann alle Photobiologen und dann einige Beispiele dafür besondere Themen – wurde hervorragend umgesetzt. Und ist angesichts dessen seit einiger Zeit so realisiert worden Photobiologie liegt nun in der 3. Auflage vor.

Manche Bücher werden als Liebeswerk beschrieben: Das habe ich das Gefühl Photobiologie ist in dieser Kategorie. Und die Liebe, die Björn für die Photobiologie hat, zeigt sich in den 29 Kapiteln des Buches, von denen er 14 allein verfasst hat und weitere 8 mitverfasst hat. Dies ist auch ein Beweis für die Breite der Interessen eines Mannes, der allgemein als Botaniker bezeichnet wird, dessen Wissen sich jedoch auch auf nicht-phytologische Themen wie das Sehen, die Photobiologie der Haut und die Biolumineszenz erstreckt. Aber Björn ist auch ein Mann mit einer Mission, andere dazu zu ermutigen, ein Studium der Photobiologie aufzunehmen. Dazu gibt es reichlich Anregungen in Kapitel 28 mit dem Titel „Tipps für Experimente und Demonstrationen im Unterricht“, das Themen wie Biolumineszenz, UV-Schädigung von Mikroben, Phytochrom und Samenkeimung, Studien zum Xanthophyllzyklus der Blätter und Photosynthese umfasst [ in der nicht-pflanzlichen Bedeutung des Wortes] von Prävitamin D. Photobiologie ist daher nicht nur eine Sammlung akademischer Rezensionen und Standpunkte, sondern auch eine großartige Ressource für den Unterricht und Studentenprojekte. Und ein weiterer Hinweis auf die Leidenschaft des Herausgebers für dieses Gebiet der wissenschaftlichen Forschung ist das letzte Kapitel des Buches – und Björns –, das Anweisungen für den Bau eines selbstgebauten Spektrophotometers gibt, mit dem Sie Ihre eigenen Untersuchungen zu vielen Aspekten photobiologischer Phänomene durchführen können.

Obwohl ich anerkenne, dass dem, was in einen solchen Wälzer aufgenommen werden kann, Grenzen gesetzt sind, wäre es als Botaniker interessant, Beiträge zu haben, die sich mit anderen Arten von Licht befassen – zB Sternenlicht und „Mondlicht“ (zB Raven und Cockell, 2006) und "fremde" Sonnen, Infrarotlicht aus Hydrothermalquellen (z. B. Beatty et al., 2005) und künstliches Licht in städtischen und ländlichen Umgebungen (z. B. Bennie et al., 2015) – und ihre Wechselwirkungen mit Lebewesen. Oder die Betrachtung der Implikationen der Photosynthese durch Organismen, die anscheinend Wellenlängen jenseits des üblichen 400–700 nm-Bereichs photosynthetisch aktiver Strahlung (PAR) verwenden können, z et al., 2010) und die Aussichten für gentechnisch veränderte Nutzpflanzen zur Ertragssteigerung in unseren auf Ernährungssicherheit bedachten Zeiten (Chen und Blankenship, 2011). Vielleicht Themen für die 4^th Auflage Photobiologie..?

Zusammenfassung

Photobiologie ist eine großartige Veröffentlichung und hat mir die Augen für die breitere Photobiologie über meine eher engen pflanzenorientierten Studien hinaus geöffnet. Photobiologie ist/war auch ein passender – und zeitgemäßer – Wälzer für 2015, das Internationale Jahr des Lichts [http://www.light2015.org/Home.html].

Referenzen

Beatty JT, Overmann J, Lince MT, Manske AK, Lang AS, Blankenship RE, Van Dover CL, Martinson TA und Plumley FG (2005) Ein obligat photosynthetischer bakterieller Anaerobier aus einer Tiefsee-Hydrothermalquelle. PNAS 102: 9306-9310.

Bennie J, Davies TW, Cruse D, Inger R und Gaston KJ (2015) Kaskadierende Effekte von künstlichem Licht bei Nacht: ressourcenvermittelte Kontrolle von Pflanzenfressern in einem Grasland-Ökosystem. Phil. Trans. R. Soc. B 370: 20140131 http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2014.0131

Chen M und Blankenship RE (2011) Erweiterung des von der Photosynthese genutzten Sonnenspektrums. Trends in Plant Science 16: 427-431.

Chen M, Schliep M, Willows RD, Cai ZL, Neilan BA und Scheer H (2010) A red-shifted chlorophyll. Forschung 329: 1318-1319.

Raven JA und Cockell CS (2006) Einfluss auf die Photosynthese von Sternenlicht, Mondlicht, Planetenlicht und Lichtverschmutzung (Reflexionen auf photosynthetisch aktive Strahlung im Universum). Astrobiologie 6 (4): 668-675.