Làm sao những quá trình phức tạp như quang hợp có thể tiến hóa từ những đột biến ngẫu nhiên? Không phải cần rất nhiều gene bị đột biến một lúc để xảy ra hay sao? Vậy chuyện này bất khả thi mà phải không?
Trả lời bởi Untorne Nislav (nhà sinh vật học máu lạnh)
Quang hợp là một trong những quá trình dễ phân tách từng bước nhất trong lịch sử. Hãy cùng xem nào: (mời các bạn xem hình)
TLDR:
- Hình thành bơm đẩy proton ra ngoài tế bào để duy trì tính toan
- Cải tiến bơm để sử dụng điện tử năng lượng cao thay vì năng lượng ATP
- Khai thác gradient proton để vận hành các quá trình khác
- Sự hình thành ATP synthase
- Hình thành vùng không gian chu chất để kiểm soát gradient proton tốt hơn
- Sự tiến hóa của các bơm proton vận hành bằng ánh sáng, hay sự tiến hóa sử dụng ánh sáng để lấy điện tử của những phân tử cho yếu.
Kết luận:
Thứ nhất và quan trọng nhất, có nhiều hơn một chu trình quang hợp, chưa kể tới những quy trình chưa được biết tới.
Thứ hai, quang hợp không phải là một quá trình đơn nhất. Thực tế có ít nhất ba quá trình độc lập xảy ra cùng một lúc:
- Sử dụng năng lượng ánh sáng để lấy điện tử từ những phân tử cho yếu;
- Sử dụng điện tử năng lượng cao để bơm proton và tạo ra gradient điện hóa;
- Sử dụng gradient proton để tổng hợp ATP.
3 quá trình trên đều hữu dụng với những chức năng riêng.
Còn những phản ứng độc lập ánh sáng?
Một lần nữa cho thấy quang hợp không chỉ có một, mà bao gồm nhiều quá trình bán độc lập nhau. Sự thật là phản ứng tối (dùng ATP và NADPH để cố định carbon trong chu trình Calvin) hầu như không có liên hệ gì tới những điều đã nêu ở trên. Chúng là những quá trình phân biệt nhau và hoàn toàn có thể tồn tại mà không cần quy trình kia.
Ghi chú thêm:
Trong thực tế, bơm redox và ATP-synthase đã tồn lại từ trước khi sự sống “học” được cách duy trì nồng độ proton (vì mọi thứ được vận hành qua gradient natri khi đó). Do vậy những bước tiến hóa nêu trên có thể đã xảy ra theo thứ tự khác. Nếu quan tâm tới bơm natri, lỗ màng, bộ máy xoay xoay vận hành bằng natri, etc. Có thể đọc thêm tại đây (https://www.cell.com/abstract/S0092-8674(12)01438-9)
Link bài chi tiết trên Space trainghiemsong: https://qr.ae/pNKbvb
