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Evolution

Frühe Spezialisierung durch Differenzierung

Abb.1

Eine Folge der oxidierenden Atmosphäre war der Kampf um die Stickstoff-Quellen. In der reduzierenden Atmosphäre war ausreichend gebundener Stickstoff, beispielsweise als Ammoniak, vorhanden. Für die enzymatische Umwandlung von molekularem Stickstoff in Ammonium-Verbindungen ist aber molekularer Sauerstoff ein extremer Inhibitor. Es ist daher folgender Ablauf denkbar:

Unter reduzierenden Bedingungen trat bereits ein Mangel an Ammonium-Verbindungen auf, so dass die Zellen ein enzymatisches System für die Stickstoff-Fixierung entwickelten. Mit der Photosynthese wird jedoch innerhalb der Zelle Sauerstoff gebildet, so dass Photosynthese und Stickstoff-Fixierung nicht mehr nebeneinander in einer Zelle ablaufen können. Dies kann die Ursache für eine Art Arbeitsteilung zwischen den Organismen sein, wie wir sie heute kennen. Ein Teil der Zellen gewinnt über Photosynthese aus dem Sonnenlicht Energie und bildet Zucker als Energieüberträger. Dieser Zucker wird an die Zellen abgegeben, die die Stickstoff-Fixierung durchführen. Durch Substanzaustausch können beide Zelltypen gemeinsam überleben.

Genau dieses System findet man in der Blaualge Nostoc. Sie gilt daher als ein besonders interessanter Organismus auch oder gerade wegen der damit verbundenen regenerativen Energiegewinnung. Das Spezialfach Bionik beschäftigt sich intensiv mit der technischen Ausnutzung dieser Prozesse.

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