Tiến hóa của quang hợp

Tiến hóa của quang hợp đề cập đến nguồn gốc và sự tiến hóa tiếp theo của quang hợp, quá trình trong đó năng lượng ánh sáng từ mặt trời được sử dụng để tổng hợp đường từ carbon dioxide, giải phóng oxy như một sản phẩm chất thải.

Các sinh vật quang hợp đầu tiên có lẽ đã tiến hóa sớm trong lịch sử tiến hóa của sự sống, và nhiều khả năng sử dụng chất khử như hydro hoặc hydro sulfide là nguồn các điện tử, chứ không phải là nước ^[1].

Có ba con đường trao đổi chất lớn mà quang hợp được thực hiện: quang hợp C₃, quang hợp C₄ và quang hợp CAM, trong đó quang hợp C₃ là hình thức lâu đời nhất và phổ biến nhất.

Nguồn gốc

Khả năng sinh hóa sử dụng nước là nguồn electron trong quang hợp đã tiến hóa một lần, ở tổ tiên chung của vi khuẩn lam còn tồn tại ^[2]. Ghi chép địa chất cho thấy rằng sự kiện biến đổi này diễn ra sớm trong lịch sử của trái đất, ít nhất là cỡ 2.450 - 2.320 Ma (triệu năm), và có suy đoán là còn sớm hơn nhiều ^[3]^[4].

Bằng chứng từ các nghiên cứu cổ sinh các đá trầm tích Thái cổ (> 2.500 Ma) chỉ ra rằng sự sống tồn tại vào thời 3.500 Ma BP, nhưng các câu hỏi khi nào quang hợp oxygenic phát triển vẫn chưa trả lời được.

Một cửa sổ cổ sinh vật học rõ ràng về sự tiến hóa vi khuẩn lam mở ra khoảng 2.000 Ma BP, tiết lộ một hệ sinh vật vốn đã đa dạng có màu lam-lục. Vi khuẩn lam vẫn sản xuất chính yếu trong suốt Proterozoi (2500-543 Ma), một phần vì cấu trúc oxy hóa khử của các đại dương ưa chuộng photoautotrophs có khả năng cố định đạm. Tảo lục nhập cuộc cùng nhóm màu lam-lục, là nhà sản xuất chính trên thềm lục địa vào gần cuối Proterozoi. Nhưng ở Mesozoi (251-65 Ma) chỉ các loài tảo, coccolithophorid, và diatom là sản xuất chính ở vùng thềm biển. Vi khuẩn lam vẫn còn quan trọng đối với hệ sinh thái biển, là nhà sản xuất chính trong xoáy đại dương, tác nhân của cố định đạm sinh học, và trong hình thức biến đổi, như các plastid của tảo biển ^[5].