אילו ממלכות מסוגלות לפוטוסינתזה?

אורגניזמים חיים מאורגנים בשונה טקסה, או קבוצות, במערכת המכונה טקסונומיה. כאשר קרל לינאוס החל לסווג צמחים ובעלי חיים באמצע שנות ה 1700, היו שתי ממלכות: צמחים (צמחים) ובעלי חיים (חיות).

עם הזמן הממלכות הללו השתנו באופן דרסטי עם התגלות תגליות חדשות, ומציעות מערכות סיווג חדשות. בשנת 1990, קרל ר. ווז ועמיתיו הציגו את מערכת שלוש התחומים: חיידקים, ארכאה ואוקריה (כלומר כל אורגניזם עם גרעין בתאיו).

שמונה שנים אחר כך הציע זואולוג בשם תומאס קוואלייה-סמית 'מערכת עם שש ממלכות, שם ממלכה לחיידקים (המכונה גם מונרה) היו שתי חלוקות משנה של חיידקים (חיידקים אמיתיים) ו ארכיבקטריה.

בשנת 2015 תיקנו Cavalier-Smith ועמיתיו את המערכת שתכלול כעת שבע ממלכות: חיידקים, ארכאה, פרוטיסטה (פרוטיסטים), כרומיסטה (אַצוֹת), פטריות, פלאנטה (צמחים לא כלי דם וכלי דם) ו בעלי חיים (בעלי חיים).

אורגניזמים מסוימים מסוגלים להשתמש בפוטוסינתזה כדי לקחת אנרגיה מהשמש, מפחמן דו חמצני וממים ולהמיר אותה לאנרגיה כימית. הפוטוסינתזה ממירה תרכובות אלה לחמצן, המשתחרר לאטמוספרה, ואורגנים, כמו סוכר או פחמימות. אולם משבע הממלכות רק חלק מהן כוללות אורגניזמים פוטוסינתטיים. אילו ממלכות יכולות לעשות פוטוסינתזה?

הממלכה הפרוטיסטית הוצעה לראשונה על ידי הזואולוג הגרמני ארנסט הקלל בשנת 1866. זו הייתה הממלכה השלישית באותה עת, שנועדה ליצור מקום עבור מיקרואורגניזמים. פרוטיסטים הם לא ממש בעלי חיים או צמחים, והם חסרים גרעין שהופך אותם לפרוקריוטים. עם זאת פרוטיסטים מהווים יותר מרבע מהפוטוסינתזה העולמית! פרוטיסטים יכולים לכלול דינו-פלגים, דיאטומים ואצות רב-תאיות.

למטיחים פוטוסינתטיים לרוב יש קשר סימביוטי עם אורגניזמים אחרים סביבם. דינו-פלאגטים פוטוסינתטיים החיים סביב פוליפים לאלמוגים מקבעים פחמן אנאורגני מאור השמש, ומעניקים לאלמוגים הסמוכים אנרגיה וחומרי הזנה נוספים ליצירת שלד סידן פחמתי. פרוטיסטים הם יצרנים ראשוניים, מה שאומר שהם נמצאים בתחתית שרשרת המזון ומספקים מזון למינים ימיים רבים.

ממלכה זו כוללת את כולם צמחים בכלי הדם ולא בכלי הדם, כמו טחבים, שרכים, עצי מחט וצמחים פורחים. כמעט כל הצמחים מסוגלים לעשות פוטוסינתזה למעט כמה צורות טפיליות.

לתאי הצמח אברונים רבים ושונים המבצעים פונקציות חיוניות להישרדות הצמח. סוג אחד של אברונים הוא כלורופלסט. רק בעובי של 0.001 מ"מ, ללא כלורופלסטים, הצמחים לא יוכלו לעשות פוטוסינתזה.

שני פיגמנטים, כלורופיל א וכלורופיל ב, נותנים לכלורופלסטים צבע ירוק, ולכן גם עלי הצמח ירוקים. כלורופלסטים הם תחנות כוח לייצור אנרגיה שיוצרים ומאחסנים אוכל באמצעות פוטוסינתזה.

אנשים בממלכת כרומיסטה אינם קשורים קשר הדוק לצמחים או לאצות אחרות. הם שונים מאורגניזמים אחרים מכיוון שיש להם כלורופיל ג, בניגוד ל א אוֹ ב, ואל תאגר אנרגיה בעמילנים. כמה דיאטומים מיקרוסקופיים עם שלדי סיליקה ואצות ים ענקיות באוקיאנוסים נופלים כולם תחת הממלכה כרומיסטה. רובם פוטוסינתטיים, והם החשובים ביותר במערכות אקולוגיות במים.

ציאנובקטריה, המכונה גם אצות כחולות-ירוקות, הם גם אורגניזמים פוטוסינתטיים. אף על פי שהם דומים לאצות שהן פרוטיסטים, חסר להן גרעין קשור לקרום, מה שהופך אותם לפרוקריוטים, המסווגים בממלכה חיידקים.

בניגוד לצמחים, שיש להם שני סוגים של פיגמנטים של כלורופיל, לציאנובקטריה יש רק כלורופיל א, בנוסף לאחרים כמו הפיגמנט הכחול phycobillin, המסייע להעניק להם את צבעם הכחול-ירוק, קרוטנואידים צהובים ולפעמים את הפיגמנט האדום, phycoerythrin.

ניתן למצוא ציאנובקטריות בכמה מהסביבות הקשות ביותר על פני כדור הארץ, כמו במעיינות חמים, מתחת לאגמים קפואים ומתחת לסלעים במדבריות צורבים. רובם מסוגלים לצמוח רק במקום בו נמצא אור.

כמו חיידקים, גם לארכיאנים חסר גרעין ואברונים הקשורים לקרום. יש רק ארכיון פוטוסינתטי אחד, הלובקטריום, אשר פוטוסינתזה שונה מאוד מצמחים וחיידקים. במקום להשתמש בכלורופיל עם חלבונים רבים, הוא משתמש בחלבון אחד (המכונה bacteriorhodopsin) כדי לספוג אור באמצעות צורה של ויטמין A.