Fototrofen:prokaryoten die licht vangen om het leven te voeden

Hoewel prokaryoten – organismen zonder kern – vaak eenvoudig lijken, delen ze een universele behoefte met alle levende wezens:een bron van energie. Deze microben bestrijken de domeinen Bacteria en Archaea en vertonen een opmerkelijke metabolische diversiteit, van zwaveloxiderende extremofielen die gedijen in hydrothermale ventilatieopeningen tot 750°F tot organismen die zonlicht benutten.

Wat is een fototroof?

De term fototroof (Grieks voor ‘lichte voeding’) beschrijft organismen die energie rechtstreeks uit fotonen halen. Hoewel groene planten het meest bekende voorbeeld zijn, fotosynthetiseren veel prokaryoten en eukaryoten ook, waarbij licht wordt omgezet in chemische energie.

Bacteriële pigmenten:Bacteriochlorofyl

Net als planten gebruiken fototrofe bacteriën pigmenten om fotonen te verzamelen. Deze pigmenten:bacteriochlorofylen – bevinden zich in het plasmamembraan, niet in chloroplasten. Zeven varianten (a, b, c, d, e, cs, g) absorberen verschillende golflengten, van infrarood tot verrood licht, waardoor elke soort een specifieke niche in het lichtspectrum kan innemen.

Hoe bacteriële fotosynthese werkt

Bacteriële fotosynthese weerspiegelt de fotosynthese van planten in twee fasen:

• Lichte reacties: Bacteriochlorofylen vangen fotonen op, waardoor elektronen worden opgewekt die de synthese van ATP en NADPH aansturen.
• Donkere reacties: ATP en NADPH zorgen voor de koolstoffixatie, waarbij CO₂ wordt omgezet in organische moleculen.

Verschillende bacteriën maken gebruik van verschillende routes voor koolstoffixatie. Cyanobacteriën gebruiken de Calvin-cyclus, terwijl anderen mogelijk vertrouwen op de omgekeerde Krebs-cyclus, die elektronendonoren zoals waterstof of sulfide koppelt aan CO₂-reductie.

Waarom fototrofen belangrijk zijn

Foto-autotrofe prokaryoten vormen de basis van de meeste ecosystemen. Door lichtenergie om te zetten in suikers, leveren ze de primaire voedselbron voor heterotrofen die niet kunnen fotosynthetiseren. Bovendien helpt hun CO₂-fixatie bij het reguleren van het koolstofgehalte in de atmosfeer en produceert het historisch gezien de vrije zuurstof die de ademende atmosfeer van de aarde definieert – een proces dat centraal staat in het Grote Oxygenatie-evenement en de evolutie van complex leven.