Fototrof-Fotosentez Farkı ve Fotosentezin Sesi!

Fotosentezin Evrimi

Aslında Güneş gibi bir kaynaktan sürekli olarak enerji alan bir gezegende (Dünya), enerji üretimi için Güneş'ten yararlanan organizmaların evrimleşmesi pek de şaşırtıcı değil. Dolayısıyla fotosentezin varlığı çok da sıradışı olmamalı. Ancak süreç öylesine ilgi çekici ki, bilim insanları çok uzun yıllardır fotosentezin ayrıntılarını gün yüzüne çıkarmaya çalışıyor. Günümüzde fotosentezden daha az verimli olan, onun "atası" olabilecek, fotosentez sürecine oldukça benzeyen ancak bazı noktalarını barındırmayan kemosentez gibi başka biyokimyasal süreçler biliniyor.

Wired

Yaklaşık olarak 3 milyar yıl önce fotosentezin evriminde ilkin prokaryotlardan ayrılan bir grup siyanobakterinin sahip olduğu kimyasallardan ışığa duyarlı olan bazılarının özelleşmesi sonucu, canlılık açısından çok "özel" olarak görebileceğimiz; ancak aslında doğa açısından son derece sıradan olan bir kimyasal tepkimenin olabilirliğini sağlamıştır: Fotosentez. Ardından mitokondrinin evrimine benzer şekilde endosimbiyoz teorisinde açıklandığı gibi fagolizozomdan kurtulan ve hücre içinde hayatta kalan siyanobakterilerin seçilimi ile kloroplast evrimleşmiştir. Fotosentezin evrimini ayrıntılı olarak incelediğimiz makalemize buradan ulaşabilirsiniz.

İnsanlar Fotosentez Yapabilir Mi?

Ayrıca sürekli olarak fotosentez yapan insanlar veya memeliler olabilir mi diye merak ediliyor. Yetişkin bir insan günlük minimum enerji ihtiyacını dikkate alırsak, günlük glikoz ihtiyacının sadece %1’ini fotosentezle üretebilirdi. Tümünü üretebilmesi içinse en az bir tenis kortu kadar derisi olması gerekirdi. Zira bitkiler, memeliler kadar enerji harcamadığı için ve yüzey alanları daha geniş olduğu için verimli olabiliyor.

Scientific Animations

Fotosentez ve Fototrof

Fotosentez, yeşil bitkiler ve bazı diğer organizmaların ışık enerjisini organik bileşikleri oluşturmada kullandıkları tepkime demiştik. Yeşil bitkilerdeki fotosentez sırasında ışık enerjisini kullanarak; su, karbondioksit ve mineralleri oksijene ve enerjiden zengin organik bileşiklere dönüştürmek için kullanılır. Ayrıca fotosentez ile fototrof süreçler de farklıdır. Fototrof kelime anlamı olarak "ışığı kullanan" demektir. Yani foto-ototrof ile foto-trof farkını karıştırmamak lazım. Çünkü tanım olarak karbon kaynağı açısından üretim de olabilir, tüketim de. Fototrof 3 ana gruba ayrılır. Bunlar oksijenik fotosentez (klorofil temelli), oksijensiz fotosentez (bakteriyoklorofil temelli) ve fotoheterotrof (rodopsin temelli). Çünkü Halobacterium salinarum isimli bakteri, bakteriyorodopsin pigmenti sayesinde düşük oksijende güneş ışığı ile ATP üretebiliyor. Fakat fotosentezde besin de üretilir, bu durumda sadece enerji üretiliyor. Bu yüzden kendisi fotoheterotrof bir canlıdır. Fotofosforilasyon yapar; ancak fotosentez yapamaz. Işıktan enerji üretmek farklı, ışıktan ürettiği enerjiyle besin sentezlemek farklıdır. Sonuçta her fototrof canlı, fotosentetik olmak zorunda değildir.

Wikimedia

Söz konusu transmembran proteinin içinde gözlerimizdeki gibi retinal (A vitamini formu) var. Işık bu moleküle çarpınca 3D yapısı değişiyor ve diğer proteinleri de etkileyerek membrandan proton (H+) çıkışı sağlıyor. Sonra içeri ve dışarı arasında elektrokimyasal gradiyent farkı oluşuyor. Protonlar geri gelince kanaldan (ATP sentaz bağlı) geçerken ADP'ye fosfat ekliyorlar. Bu da ATP yaratıyor. Fotosentetik bitkilerde, bakterilerde ve alglerde elektron transport zinciri ve daha birçok ekstra süreç var. Yani bu ışığa duyarlı proton pompası olan bakteriyorodopsin molekülü tam olarak fotosentetik değil, fotosentetif demek lazım

Fotosentezin Sesi

Hawaii'de Gracilaria salicornia isimli alg türü üzerinde yapılan son araştırmaya göre deniz ekosistemlerinde bentik bölgesi denilen, sahilden başlayarak en derin çukurlara kadar olan tüm deniz dibini içeren bölgedeki mercan resiflerinde yaşayan makroalgler, fotosentez sırasında ürettikleri hava baloncukları sayesinde ses üretiyorlar! Öyle ki ekosistemdeki biyolojik gürültüye rağmen, oksijen aşırı doygunluğu (süpersaturasyonu) sonucundaki ses ile ortamdaki biyolojik sesler ayırt edilebilmiş. Elbette çıplak kulakla duyulacak bir frekansa sahip değil; ancak çıplak gözle baloncuklar görülebiliyor.

Phys

Makroalglerin filamentlerinden salınan oksijenin aşırı doygunluğu nedeniyle oluşan oksijen mikro-baloncukları serbest hale geldikçe küreselleşiyorlar. Bu da Minnaert frekansında tekel (monopol) bir "ring!" sesi oluşmasına sebebiyet veriyor. Minnaert rezonansı temelde, tek bir baloncuğa göre sonsuz kabul edilen deniz alanının etki ettiği yüzey gerilimine rağmen oluşturduğu rezonanstır (tınlaşım). Resifte binlercesi, pasif akustik ekosistem oluşmasını sağlıyor. Alg bolluğunun saptanması zaman alıcı ve pahalı bir süreçtir. Kullanılan teknik bu nedenle ekosistem yönetimi için değerli bir araç sağlayabilir, aynı zamanda yosun bazlı biyoyakıt sentezi gibi birincil üretimin endüstriyel olarak izlenmesi için de kullanılabilir.