Происхождение и эволюция фотосинтеза

87-е Тимирязевское чтение, Доктор биологических наук Стадничук Игорь Николаевич

Фотосинтез является глобальным процессом усвоения световой энергии живыми организмами. Его исследование продолжается более 250 лет. В докладе рассматривается возникновение фотосинтеза в ранней биосфере и последующие этапы эволюции фотосинтетического процесса.

Российская академия наук

Институт физиологии растений им. К. А. Тимирязева РАН

Научный совет РАН по ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

3 июня 2026 г. в 13:00 в Большом конференц-зале ИФР РАН пройдут LXXXVII чтения им. К.А. Тимирязева. С лекцией «Происхождение и эволюция фотосинтеза» выступит доктор биологических наук Стадничук Игорь Николаевич

Становление фотосинтеза прослеживается благодаря существованию в современной биосфере разнообразных групп фотосинтетиков, от аноксигенных фототрофных бактерий до высших растений. Излагается история основных достижений, от открытия Дж. Пристли (1771 г.) и до наших дней. Описано поэтапное появление фотосинтетиков в геологических осадочных породах, отсутствие фотосинтеза у архей и филогеномные данные о бактериальных фотосинтетиках. Приобретение, утрата и повторное получение пластид в водорослевых таксонах.

Наличие у фотосинтезирующих организмов двух типов реакционных центров (РЦ) с их объединением, начиная с цианобактерий и возникновением аэробного фотосинтеза. Затем - «Большое кислородное событие» - создание кислородной атмосферы. Доказательства монофилетического происхождения хлоропластов у эукариот от цианобактерий и разработка теории эндосимбиоза. Последовательность появления микроводорослей: архепластиды, первичный, вторичный и третичный эндосимбиозы.

Эндосимбионтный перенос генов от пластид к клеточному ядру и митохондриям. Метаболический сигналинг между хлоропластом и ядром: TIC–TOC молекулярный механизм. Три группы пигментов фотосинтеза: хлорофиллы, фикобилины и каротиноиды. Почему хлорофилл а – главный пигмент фотосинтеза; гипотеза Граника.

Первичные процессы фотосинтеза: светосбор в антенне, разделение заряда в РЦ, линейный и циклический транспорт электрона. Причины смены пигментной антенны в эволюции кислородного фотосинтеза. Почему наземные растения произошли от зеленых микроводорослей? Изменения в возможностях фиксации СО2 у наземных растений: С3, С4 и САМ-фотосинтез. Видоизменения пластид у покрытосеменных.

Различие фотосинтеза и фоторецепции, светозащитные реакции. Филогенетическая световая адаптация морских водорослей. Вклад наземных и водных растений, аэробных и анаэробных фотосинтетиков в глобальный фотосинтез. КПД фотосинтеза, управляемый фотосинтез, перспективы искусственной биоэнергетики.