Фотосинтезата на бактерии, както се случва в зелени, лилави и цианобактерии, както и в растенията и
Бактериите се появиха на Земята преди около три и половина милиарда години и бяха единствената форма на живот на нашата планета от един милиард години. Структурата им е една от най-примитивните, но има видове, които имат редица значителни подобрения в структурата си. Например, фотосинтезата на бактерии, наричани още синьо-зелени водорасли, е подобна на тази на висшите растения. Гъбите не са способни на фотосинтеза.
Най-простите по структура са тези бактерии, които обитават горещи извори, съдържащи сероводород и дълбоки дънни утайки от тиня. Върхът на еволюцията е появата на синьо-зелени водорасли или цианобактерии.
Въпросът кои от прокариотите са способни да се синтезират отдавна е изследван от специалисти по биохимия. Именно те откриха, че някои от тях са способни на самостоятелно хранене. Фотосинтезата на бактерии е подобна на тази, която се среща при растенията, но има редица характеристики.
Автотрофи и хетеротрофи
Има две големи групи живи организми - автотрофи, които са в състояние да получат органични вещества чрез процеси като фото- и хемосинтеза, и хетеротрофи, които изискват готови органични вещества за храненето си. Повечето бактерии, както и гъбите, не са способни на фотосинтеза, тъй като не съдържат специални пигменти за автотрофно хранене. На свой ред хетеротрофите се разделят на симбионти, паразити и сапрофити.
Автотрофните прокариоти са способни да се хранят чрез фотосинтеза, тъй като съдържат необходимите за това структури. Фотосинтезата на такива бактерии е способността, която предоставя възможността за съществуването на съвременни хетеротрофи, като гъби, животни, микроорганизми.
Интересното е, че синтезът в автотрофните прокариоти се осъществява в по-дълъг диапазон от дължини на вълната, отколкото при растенията. Зелените бактерии са способни да синтезират органични вещества чрез поглъщане на светлина до 850 nm; при лилавите бактерии, съдържащи бактериохлорофил А, това се случва при дължини на вълните до 900 nm, а при тези, съдържащи бактериохлорофил В, до 1100 nm. Ако анализираме поглъщането на светлината in vivo, се оказва, че има няколко пика и те са в инфрачервената област на спектъра. Тази характеристика на зелените и лилави бактерии им позволява да съществуват в присъствието само на невидими инфрачервени лъчи.
Един от необичайните видове автотрофно хранене е хемосинтезата. Това е процес, при който тялото получава енергия за образуването на органични вещества от окислителната трансформация на неорганичните съединения. Фото- и хемосинтезата при автотрофните бактерии са сходни по това, че енергията от химичната реакция на окисление първо се натрупва под формата на АТФ и едва след това се прехвърля в асимилационния процес. Видовете, чиято жизнена дейност осигурява хемосинтеза, включват следното:
- Железни бактерии. Съществува поради окисляване на желязото.
- Нитрифициращо. Хемосинтезата на тези микроорганизми е настроена на преработката на амоняк. Много от тях са растителни симбионти.
- Сярни бактерии и тионобактерии. Рециклирайте сярните съединения.
- Водородни бактерии, чийто хемосинтез им позволява да окисляват молекулярния водород при високи температури.
Бактериите, които се хранят с хемосинтеза, не са способни на фотосинтеза, тъй като не могат да използват слънчевата светлина като енергиен източник.
Синьо-зелени водорасли - върхът на бактериалната еволюция
Фотосинтезата на цианид се случва по същия начин, както при растенията, което ги отличава от останалите прокариоти, както и от гъбичките, издигайки ги до най-висока степен на еволюционно развитие. Те са задължителни фототрофи, тъй като не могат да съществуват без светлина. Някои обаче имат способността да фиксират азот и да образуват симбиоза с висши растения (като някои гъби), като същевременно запазват способността си за фотосинтеза. Наскоро беше открито, че тези прокариоти имат тилакоиди, отделени от гънките на клетъчната стена, както при еукариотите, което позволява да се правят заключения относно посоката на еволюция на фотосинтетичните системи.