¿La fotosíntesis siempre ha producido oxígeno como un biproducto?

No, de hecho todavía no siempre produce oxígeno. La primera forma de fotosíntesis, que utiliza un subconjunto de las vías de reacción utilizadas en la fotosíntesis oxigenada, fue probablemente lo que ahora se conoce como transporte de electrones fotosintéticos cíclicos. En este sistema, no hay reacción neta de reducción de la oxidación (en contraste con la oxidación del agua en oxígeno) y no hay fijación de dióxido de carbono; la célula solo usa luz para producir ATP. El transporte lineal de electrones fotosintéticos, en el que también se produce un agente reductor (NADPH) que puede usarse para fijar el dióxido de carbono, parece haber sido un complemento evolutivo. En la mayoría de los organismos fotosintéticos modernos, los electrones (e hidrógeno) que se usan para fabricar el NADPH se derivan del agua, por lo que se produce oxígeno, pero en algunos organismos anaeróbicos que no pueden tolerar el oxígeno, se utilizan otros agentes reductores. fuente de electrones / hidrógeno: por ejemplo, sulfuro de hidrógeno, que da como resultado la formación de azufre elemental. Generalmente se piensa que esto precedió a la fotosíntesis oxigenada. Los organismos que usan estos sistemas todavía existen.

Evolución temprana de la fotosíntesis

La evidencia acumulada sugiere que la fotosíntesis comenzó temprano en la historia de la Tierra, pero probablemente no fue uno de los primeros metabolismos y que las primeras formas de fotosíntesis fueron anoxigenicas, y las formas oxigenadas surgieron significativamente más tarde.

Quizás el evento más ampliamente discutido pero poco entendido en la evolución de la fotosíntesis es la invención de la capacidad de usar el agua como donante de electrones, produciendo O2 como producto de desecho y dando lugar a lo que ahora se llama fotosíntesis oxigenada. La producción de O2 y su posterior acumulación en la atmósfera cambió para siempre la Tierra y permitió el desarrollo de una vida avanzada que utilizó el O2 durante la respiración aeróbica. Varias líneas de evidencia geoquímica indican que el O2 libre comenzó a acumularse en la atmósfera hace 2.400 millones de años, aunque la capacidad de realizar fotosíntesis oxigenada probablemente comenzó algo antes (Buick, 2008). Para que el O2 se acumule, es necesario que la maquinaria biológica necesaria para producirlo haya evolucionado, pero también el carbono reducido producido debe ser enterrado por procesos geológicos, que están controlados por procesos geológicos como la tectónica de placas y la acumulación de continentes. . Por lo tanto, la acumulación de O2 en la atmósfera representa una unión de la biología que da lugar a la producción de O2 y la geología que permite que el O2 se acumule.

El oxígeno es producido por PSII en el centro de evolución de oxígeno, que contiene un complejo tetranuclear de manganeso. El origen evolutivo del centro de evolución de oxígeno ha sido durante mucho tiempo un misterio. Se han sugerido varias fuentes, pero hasta ahora no se ha encontrado evidencia convincente para resolver este problema (Raymond y Blankenship, 2008). Parece probable la posibilidad de que existan etapas intermedias funcionales que conecten los RC anóxicos de tipo II con el PSII (Blankenship y Hartman, 1998).