Fotosysteem 2, het hart van de fotosynthese. Het essentiële mangaan zit ergens vlak onder het midden.

Iets op aarde oxideerde 2,4 miljard jaar geleden al mangaan, dus vóórdat zuurstof uit de atmosfeer dat kon doen. Dat ‘iets’ moet dan haast wel een oerversie van de huidige fotosynthese zijn geweest, opperen Caltech-onderzoekers in PNAS.

Als ze gelijk hebben is het niet zo’n wonder dat de watersplitsingsreactie, die het hart vormt van de huidige fotosynthese, anno 2013 nog altijd door mangaan wordt gekatalyseerd.

Het bewijs dat Jena Johnson en Woodward Fischer aandragen, komt uit een rotsformatie in Zuid-Afrika die 2,415 miljard jaar geleden moet zijn neergeslagen uit een inmiddels allang weer verdwenen oceaan. Dat was net vóór het moment waarop cyanobacteriën de huidige fotosynthese ‘uitvonden’ en de atmosfeer vol zuurstof begonnen te pompen.

Voor die tijd was de zuurstofconcentratie in de atmosfeer vrijwel gelijk aan nul. Dat wordt bevestigd door de aanwezigheid in de rotsmonsters van zwavelhoudende mineralen zoals pyriet, die bij contact met zuurstof uit elkaar vallen.

Maar toch bevatten die rotsen óók mangaancarbonaat.

Metallisch mangaan lost in water gewoon op zonder er mee te reageren. Om mangaanionen te laten ontstaan heb je een oxidator met een hoge redoxpotentiaal nodig. Bijvoorbeeld zuurstof in de vorm van O2 maar dat wàs er dus niet, of in elk geval veel te weinig om de hoeveelheden mangaanionen in die rotsen te verklaren.

Conclusie: er moeten toen micro-organismen in omloop zijn geweest die mangaanatomen konden ontdoen van een paar elektronen, waarbij ze dan wel zonlicht als energiebron moeten hebben gebruikt om aan de benodigde hoge potentiaal te komen. Over de vraag hoe dat dan werkte laten de auteurs zich niet uit, vermoedelijk omdat ze geen flauw idee hebben.

Niet meer het mangaan zelf opgebruiken maar het inzetten als herbruikbare katalysator om water te splitsen, waarvan uiteraard veel grotere hoeveelheden beschikbaar waren, zou dan de logische volgende evolutionaire stap zijn geweest.

bron: Caltech

Onderwerpen