TE WARM OF TE KOUD ...
Onze aarde is ongeveer 4,4 miljard jaren geleden ontstaan als één van de planeten rondom onze zon. Het is de enige planeet die biologisch leven bevat. De planeten korter bij de zon (Mercurius en Venus) zijn te warm en de andere planeten, die verder af staan van de zon, zijn te koud voor biologisch leven: Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus.
Onze aarde heeft, heel wonderlijk, nét het goede evenwicht : de warmte van de zon, de warmte vanuit de gloeiende kern van de aarde zelf, het vloeibare water, de mantel van de atmosfeer. En zo is er een voor aardse maten maar heel dunne schil ontstaan (zo rond de 20 km), waarin alle leven, planten en dieren, van microscopisch kleine wezens (zoals bacteriën, schimmels) tot grote planten en dieren volop kunnen leven.
EEN WONDERLIJKE SYNTHESE
Ongeveer 4 miljard jaren geleden begonnen de eerste vormen van leven te ontstaan. Het begon uiterst klein met celletjes in de diepte van de oceanen waarin zelfs nog geen kern zat.
Maar spoedig (d.w.z. na zo'n 100.000 jaren) begon een proces dat voedsel voor de groei leverde, een proces dat foto-synthese heet: 'foto' staat voor licht, dat een synthese aangaat met water en (het gas) kooldioxide. Een wonderlijk drietal. En dat ging natuurlijk niet zómaar.
In een lang proces waren er heel speciale moleculen ontstaan, waarvan het voornaamste chlorofyl was. Dat is een molecuul dat geactiveerd wordt door licht, dat a.h.w. mee-resoneert met zonlicht, zoals een stemvork mee-resoneert met bepaalde frequenties in muziek.
Door het absorberen van de energie van het licht is het chlorofyl-molekuul in staat om water te splitsen in zuurstof, geladen waterstofatomen en elektronen.
De zuurstof komt vrij in de atmosfeer en de andere producten van de splitsing van water gaan ingenieus samenwerken met het kooldioxidegas en vormen dan uiteindelijk een ringvormig molecuul dat wij glucose noemen, een van de vormen van suiker.
EEN ONVOORSTELBARE PRESTATIE
Het is gemakkelijk gezegd: 'ze gaan ingenieus samenwerken'. In feite is het een onvoorstelbare prestatie om de complexe moleculen te vormen, die dan uiteindelijk weer het relatief eenvoudige molecuul glucose voortbrengen.(zie afbeelding: zwart koolstof, rood zuurstof, grijs waterstof)
Ondanks zeer veel onderzoek heeft men nog steeds geen volledig beeld hoe de vorming daarvan begonnen is en verder in zijn werk is gegaan.
Wel is ondertussen duidelijk, dat de oorsprong ligt bij primitieve organismen, op de bodem van de oceanen, maar de precieze stappen zijn nog steeds moeilijk in beeld te brengen. De natuur blijkt onvoorstelbaar creatief. Ze werkt proefondervindelijk, ontelbaar veel keren 'trial and error', steeds een beetje anders, steeds iets nieuws, totdat het 'past' en 'werkt' .. en dan weer verder bouwen .. We kunnen niet begrijpen hoe op deze manier de prachtigste en uiterst complexe moleculen zijn ontstaan - en dan ook nog het 'samenspel' van zoveel verschillende moleculen.
Na het ontstaan van de aarde begon het met de interactie met de zon, die een grote hoeveelheid energie uitstraalde en waardoor de aarde in feite steeds verder veranderde. Ze differentieerde steeds verder, er ontstonden steeds meer nieuwe 'dingen' en daardoor werd alles ook steeds complexer, ingewikkelder. Het moeten ontelbaar veel pogingen en stappen zijn geweest alvorens zo'n ingewikkeld molecuul als chlorofyl tot stand kwam. En dan vervolgens, hoe dit, nadat het 'geactiveerd' werd door de kracht van het zonlicht, in samenwerking met andere moleculen, uiteindelijk glucose voortbracht. En die glucose is dan weer het begin van het voedsel, dat voor de groei van planten nodig is. Zeer veel dieren leven van planten - of van andere dieren, die uiteindelijk ook weer van planten leven.
DE GROENE NATUUR
Chlorofyl is hét molecuul dat onze hele natuur groen maakt. Groen is de meest 'natuurlijke' kleur zullen schilders zeggen - en dat weten we zelf ook. Groen is dé kleur van gezondheid, van groei en van léven. Alle groene planten zijn bezig met het proces van foto-synthese : het maken van de grondstof van alle verdere voeding voor zichzelf (de eigen groei). EN, niet te vergeten, tevens met het produceren van zuurstof, waarzonder wij niet kunnen leven.
Wij ademen zuurstof in en wij ademen kooldioxide uit - en zo blijven wij in leven. En, omgekeerd, gebruiken de planten die (uitgeademde) kooldioxide weer om óns opnieuw zuurstof te geven. Een heel bijzondere, ja vitale kringloop, die draait om het proces van foto-synthese.
We mogen best een gevoel van bewondering en dankbaarheid voelen als we al dat groen zien, dat ons overvloedig omgeeft en zo onmisbaar is voor ons leven !
Dit is het voornaamste wat ik over dit wonderlijke, al miljarden jaren voortgaande gebeuren, zou willen delen. De bewondering van deze NATUURWIJSHEID.
IETS MEER WETEN ?
Voor wie een stapje dieper wil gaan volgt hier nog wat aanvullende informatie. Misschien vergroot die nog je bewondering ?
De BASIS-REACTIE van fotosynthese is:
6 CO2 + 6 H2O + lichtenergie > C6H12O6 + 6 O2 (C6H12O6 = glucose)
In dit proces kunnen twee hoofdfasen onderscheiden worden:
1. Lichtafhankelijke reacties:
Deze vinden plaats in speciale membranen van de chloroplasten in de cel, de organen waarin het chlorofyl zit.
a - Chlorofyl absorbeert zonlicht, wat de energie levert om watermoleculen te splitsen, d.w.z. de fotolyse van water, dat gesplitst wordt in zuurstof (O2), protonen (H+) en elektronen.
b - De energie uit het licht werkt in op de stoffen ATP en NADPH. Dit zijn energiedragende moleculen die in de volgende fase worden gebruikt.
c - Zuurstof (O2) wordt als bijproduct vrijgegeven in de atmosfeer.
2. Lichtonafhankelijke reacties :
Deze vinden plaats in het ondersteunende weefsel (stroma) van de chloroplasten.
a - Koolstofdioxide (CO2) wordt gefixeerd door het enzym Rubisco en omgezet in een organische verbinding die uiteindelijk glucose vormt.
b - Tijdens dit proces wordt ATP gebruikt als energiebron en NADPH als reductiemiddel om CO2 om te zetten in glucose (C6H12O6).
Fotosynthese is van zeer groot belang want levert zuurstof aan de atmosfeer, wat essentieel is voor het leven op aarde. De geproduceerde glucose is wezenlijk een vorm van chemische energie, die planten gebruiken voor groei en onderhoud. Andere organismen, zoals dieren, verkrijgen deze energie door planten te eten.
Het begint dus met het 'vangen' van lichtenergie door chlorofyl in de chloroplasten. Die energie wordt gebruikt om water te splitsen en zuurstof vrij te laten, terwijl ATP en NADPH worden gevormd. In de volgende fase wordt koolstofdioxide omgezet in glucose door middel van de energie uit ATP en de werking van NADPH.
ATP (adenosinetrifosfaat) : geeft energie voor veel processen in levende cellen (hier voor de fotosynthese, maar ook b.v. voor de samentrekking van spieren)
NADPH ( nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) : Dit is een essentiële elektronen-donor voor reductie-processen.
Interessant mag nog zijn te weten, dat chlorofyl uit het spectrum van zonlicht juist niet het groene gedeelte gebruikt, maar hogere en lagere frequenties dan die van groen, dus meer blauw en rood. Groen wordt teruggekaatst - en dat is waarom alles groen is ! Het absorptiespectrum, voor twee soorten chlorofyl, laat dat duidelijk zien.
Johan Muijtjens
2-11-2024









