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News: Solares Puzzlespiel

Die Entwicklung der biochemischen Prozesse der Photosynthese ist eine der bedeutendsten Erfindungen der Natur. Nun gingen Wissenschaftler der Frage nach, wie derart komplexe Systeme entstehen konnten.
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Es klingt ganz einfach: Lichtenergie wird in chemische Energie überführt. Doch in Wirklichkeit ist die Photosynthese ein äußerst komplizierter Vorgang, der auf einigen sehr ausgeklügelten chemischen Erfindungen basiert, die wiederum komplexe und miteinander verschachtelte molekulare Strukturen erfordern.

Die Ursprünge der Photosynthese liegen im Dunkeln. Forscher wissen, dass die zahllosen photosynthetischen Bakterien zwar verwandte, aber dennoch sehr unterschiedliche Prozesse zur Energiegewinnung nutzen. Offen ist nach wie vor, wie die Photosynthese entstanden ist, wie sie sich fortentwickelt hat und wie sich daraus die zwei Photosysteme der komplexeren photosynthetisch aktiven Organismen entfalten konnten.

Um Licht in das Dunkel zu bringen, haben Forscher um Robert Blankenship von der Arizona State University in Tempe das Genom von fünf Bakterienarten verglichen, die als Stellvertreter für die fünf Grundtypen photosynthetischer Bakterien dienten. Diese Grundtypen vermögen alle – allerdings auf sehr unterschiedliche Art und Weise - Sonnenlicht in chemische Energie umzuwandeln.

Der Genomvergleich ergab, dass die Photosynthese nicht auf einer einmaligen Erfindung eines Bakteriums beruht, die dann immer weiter optimiert wurde. Die Entwicklung gleicht vielmehr einem Puzzlespiel: Mehrere Bakterien leisteten unabhängig voneinander ihren Beitrag und teilten ihre Erfolge, indem sie ganze Blöcke von Genen im Rahmen eines so genannten horizontalen Gentransfers untereinander austauschten.

Zudem hat Blankenship die Gene, die alle photosynthetischen Bakterien gemeinsam besitzen, mit dem Genom anderer Bakterien verglichen. Das Ergebniss lässt erstaunen: Offensichtlich sind nur sehr wenige dieser Gene ausschließlich bei photosynthetischen Bakterien anzutreffen.

Blankenship vermutet, dass zahlreiche Photosynthese-Gene auf Gene des normalen Stoffwechsels nicht-photosynthetischer Bakterien zurückgehen und lediglich passend umfunktioniert wurden: "Diese Art der Evolution in Bakterien ist vergleichbar mit einem Schrotthändler: Alle Stücke, die im Hof herumliegen, lassen sich verbiegen und wieder zusammenschweißen. Heraus kommt etwas Neues."

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