Toen de laatste Apollo-missie vier decennia geleden op weg was naar de maan, maakte een van de astronauten een foto die tot de meest beroemde in de geschiedenis van NASA behoort. Het staat bekend als de "blauwe marmer" foto omdat het de aarde, van ongeveer 28.000 mijl afstand, toont als een heldere, wervelende en meestal blauwe bol. De dominante kleur was niet verwonderlijk - het is de kleur van de oceanen, die bijna driekwart van de planeet beslaan.
gerelateerde inhoud
- INFOGRAPHIC: Light by the Numbers
Maar de aarde is nauwelijks uniek in het hebben van water. Het is overal in het universum; zelfs die stoffige buurman Mars, zo blijkt nu, was ooit overspoeld.
Wat de aarde onderscheidt, is niet blauw maar groen gekleurd, een groen dat het best wordt gewaardeerd, niet vanuit de ruimte, maar van dichtbij - in een vers gesneden voorstedelijk gazon, in leliekussens op een kikkervijver, in een stand van sparren op een berghelling . Het is het groen van chlorofyl en van fotosynthese.
Fotosynthese is de visie van de natuur op zonne-energie, de manier om gebruik te maken van al die lichtenergie die van de zon komt. Moderne zonnecellen doen dit met halfgeleiders, en de oogst bestaat uit elektronen, die stromen nadat ze worden geëxciteerd door fotonen van licht. In de natuur zijn de elektronen opgewonden in het pigmentchlorofyl, maar dat is slechts een eerste stap. De energie wordt uiteindelijk opgeslagen in de chemische bindingen van de suikers die, samen met zuurstof, het product zijn van fotosynthese.
Die producten transformeerden de aarde, de zuurstof die de atmosfeer zoet en de suikers die voedsel leveren. Samen zorgden ze voor een lang en langzaam bloeien van het leven dat uiteindelijk veel organismen omvatte - mensen waaronder - die niet kunnen fotosynthetiseren.
Planten hebben op deze oerwijze licht gebruikt voor een groot deel van het bestaan van de aarde. Maar hoe kregen ze de mogelijkheid om fotosynthetiseren?
Het korte antwoord is dat ze het, ongeveer anderhalf miljard jaar geleden, hebben gestolen, toen eencellige organismen genaamd protisten fotosynthetiserende bacteriën overspoelden. Na verloop van tijd werden de geabsorbeerde bacteriën door de overdracht van genen geholpen door een parasiet, een functioneel onderdeel van de protist, waardoor het zonlicht kon transformeren in voeding. "Met zijn drieën is het gelukt", zegt de evolutionaire bioloog van Rutgers University Debashish Bhattacharya. "De boom des levens omvat veel uitvinding en diefstal." Een versie van deze zonlichtgestuurde, chlorofyl bevattende kleine machine bestaat tot op de dag van vandaag in plantencellen. Het wordt een chloroplast genoemd.
Wetenschappers leren nog steeds over het complexe proces, endosymbiose genaamd, waardoor een cel, zoals een protist, om de een of andere reden andere levende wezens absorbeert om iets vrij nieuws in de biologie te creëren.
Genetische analyses van algen uitgevoerd door Bhattacharya suggereren dat de cruciale endosymbiotische gebeurtenis die planten begiftigde met de motor van fotosynthese slechts één keer plaatsvond in de vroege geschiedenis van onze planeet, in een gemeenschappelijke voorouder - een enkele microscopische protist die groen de belangrijkste kleur op aarde maakte.
Deze laatste bevinding voldoet aan een basisprincipe van de wetenschap: de eenvoudigste verklaring is meestal de beste. Het idee dat endosymbiose ooit zou hebben plaatsgevonden - voordat de protisten uiteen liepen en evolueerden naar verschillende soorten - is veel verstandiger dan het alternatief: die endosymbiose kwam terug bij elke nieuwe opkomende soort.
Het verwerven van de machinerie van fotosynthese gaf die vroege organismen een enorm evolutionair voordeel, een voordeel dat ze gemakkelijk exploiteerden. Gedurende de miljoenen jaren die volgden, heeft dit vermogen om gebruik te maken van de energie van de zon, geleid tot de grote verscheidenheid aan levende wezens op de planeet. Toen, net als nu, was licht gelijk aan leven.
