光合作用生物进化

光合作用生物进化-植物和藻类实验显微镜

  蓝细菌利用太阳能生产有机物的核心过程。
  为实现上述反应，生命对太阳光子能量的利用可能经历了一个
从简单到复杂、从低效到高效的过程。虽然光合作用在生命出现不
久之后就产生了，但它经历了漫长进化才发展到现在的状态，这些
进化变化既表现在生物的光合器官上，也表现在光合代谢机制方面
。在生物器官进化方面，大约10亿年前，蓝细菌与一种原生生物(p
rotists)在细胞的水平上合并共生，并由此发展出一种合作互惠的
关系。这种共生的复合生物体就是现代所有植物和藻类的祖先。在
三大生物界(细菌、古菌和真核生物)中，光合作用起源于细菌，真
核生物的光合作用能力来自古代蓝细菌的内共生，这种共生最后变
成了真核生物的叶绿体(chloroplast)。追踪光合作用在细菌中的
原始起源是困难的，因为细菌间的平行基因传递(horizontal gene
 transfer)是非常普遍的现象；遗传信息在经过几亿年的不断重新
洗牌后，基因的原始状况已踪迹难觅。
  虽然我们对光合作用的生物进化过程尚有许多不明之处，但现
代科学对光合作用的化学机制已有了相当深刻的了解。生物细胞中
的光合作用是借助一系列亚系统来完成的。这些亚系统包括光合色
素、反应中心、光收集系统、电子传递途径和固碳途径。这些亚系
统的相互作用，将光子能量转化为以C原子为中心的有机分子有序
排列。进入这种C基分子中的各种原子都经历了由无序向有序的转
化，因而光合产物系统处于低熵状态，即储存了能量。我们称这种
储存在分子中的能量为化学能。

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