Je leest:

Vibrerend watermolecuul bepaalt evolutie fotosynthese

Vibrerend watermolecuul bepaalt evolutie fotosynthese

Micro-organismen in zee hebben allerlei kleuren en halen energie uit verschillende delen van het zonnespectrum. Maar waarom worden sommige kleuren van het zonlicht niet benut? UvA-onerzoekers ontdekten dat het ligt aan de vibraties van het watermolecuul.

Watermoleculen zitten nooit stil. Ze roteren en vibreren door het strekken en buigen van de verbindingen in het H2O molecuul. Deze moleculaire vibraties kosten energie, die de watermoleculen verkrijgen door het absorberen van bepaalde delen (‘kleuren’) van het lichtspectrum. Dit is de reden dat wanneer licht door water reist, bepaalde kleuren licht selectief uitdoven, terwijl andere kleuren juist worden doorgelaten. Welke kleuren licht precies op grotere diepten doordringen, hangt daarnaast af van de troebelheid van het water. In helder oceaanwater dringt bijvoorbeeld blauw licht het diepste door, in kustwateren groen licht, en in troebele veenplasjes rood licht. In al deze wateren bevinden zich ‘gaten’ in het lichtspectrum veroorzaakt door het vibreren van watermoleculen.

Veel micro-organismen (zoals fytoplankton, cyanobacteriën en andere fototrofe bacteriën) zijn afhankelijk van licht voor hun fotosynthese en groei. Deze micro-organismen bevatten, net als landplanten, pigmenten om licht te absorberen. Maar terwijl landplanten over het algemeen alleen groene pigmenten gebruiken, beschikken micro-organismen over een veel breder scala aan fotosynthesepigmenten, variërend van groen en blauw tot rood, oranje en paars. Hiermee kunnen ze vele kleuren van het zichtbare en zelfs van het infrarode deel van het zonnespectrum benutten voor fotosynthese.

Niches van verschillende kleuren

Met behulp van modelsimulaties hebben drs. Maayke Stomp en prof. dr. Jef Huisman van het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED) van de Universiteit van Amsterdam (UvA) berekend welke kleuren licht beschikbaar zijn in meren, zeeën en oceanen.

De berekeningen lieten zien dat er niches van verschillende kleuren zijn in het onderwater-lichtspectrum. De niches worden van elkaar gescheiden door gaten in het onderwater-lichtspectrum veroorzaakt door de vibrerende watermoleculen. De biologen vergeleken deze niches met de lichtabsorptie-eigenschappen van de belangrijkste pigmenten van aquatische micro-organismen.

De kleuren die door deze pigmenten worden gebruikt, bleken precies overeen te komen met de niches in het onderwater-lichtspectrum. Heel slim, want zo zijn de micro-organismen optimaal aangepast aan de kleuren licht die de watermoleculen overlaten. Subtiele vibraties van watermoleculen zijn dus bepalend geweest voor de ecologie en evolutie van de fotosynthese op aarde.

Zie verder

Dit artikel is een publicatie van Universiteit van Amsterdam (UvA).
© Universiteit van Amsterdam (UvA), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 12 juli 2007

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.