Zelená energie – fotosyntéza

*
Boží sluneční elektrárny udivují chemiky
Jonathan Sarfati
(Vyšlo na stránkách CMI na adrese http://creation.com/green-power-photosynthesis. Přeložil Pavel Kábrt - 6/2013)

Zelené rostliny jsou nádhernou součástí zemského prostředí, a bez nich by nebyl život. Bůh je stvořil třetí den svého Stvořitelského týdne (Gen 1:10-13), ještě před zvířaty, a dokonce před stvořením Slunce. (1) Na počátku stvoření byli lidé a všechna zvířata býložravci (Genesis 1:29-30).

A až dosud jsou rostliny základem potravního řetězce, protože samy vlastní potravu nepotřebují, ale dělají si ji procesem fotosyntézy pomocí slunečního světla. V tomto procesu také produkují kyslík, který je podstatný pro ty živé organizmy, které dýchají vzduch. A tak je fotosyntéza jednou z nejdůležitějších chemických reakcí na zemi. Kdyby se nám podařilo ji napodobit, asi by to vyřešilo všechny světové problémy s energií. (2) Ale zatím ani těm nejzdatnějším chemikům se dosud nedaří popasovat se s nástrojem těch nejprostších rostlin.

Unikátní...uspořádání...je základem...protože musí být schopno skladovat energii ze čtyř fotonů a udržet molekuly vody právě v té správné poloze. Taková struktura musela být od počátku kompletní, protože jinak by vůbec nefungovala...Takže nemohla vznikat postupně malými změnami přírodním výběrem...protože nekompletní polotovar je zcela bez užitku a nebyl by tedy vyselektován.

Problém štěpení vody

Klíčem k fotosyntéze je rozštěpení molekuly vody na vodík a kyslík. Vodík se pak může spojovat se vzdušným CO2 a vytvářet tak cukry, které rostlina (a býložravci) mohou použít pro svoji stravu. Toto vše se odehrává v molekulách nazývaných chlorofyl, který je také odpovědný za rostlinnou zeleň.

Jenže rozbít vodu vyžaduje ohromné množství energie – v podstatě to je množství, které se na prvním místě uvolní při spalování vodíku při vzniku vody.

Jedním problémem je sama podstata světla. Světlo je formou energie, ale tato energie přichází v „balíčcích“ nazývaných fotony. Pokud energie fotonu není dostatečně velká, aby rozštěpila molekulu vody, pak je lhostejné, kolik fotonů se procesu účastní (tj. úroveň jasu světla). Jenže foton, který nese dostatečnou energii (3) k rozštěpení vody, by při tomto procesu také zničil biologické molekuly. A přesto nepozorujeme, že by listy vybuchovaly!

Před několika lety dva chemici z Yalské Univerzity, Gary Brudvig a Robert Crabtree, vytvořili umělý systém, který byl schopen produkovat kyslík. (4) Nicméně nevytvořili něco, co by využívalo energii světla, ale použili místo toho chemickou energii silných odbarvovacích prostředků (bělidel). (5) I přesto vyprodukovali pouze 100 molekul kyslíku předtím, než byly zničeny. Byl to však i tak velký úspěch, viděno lidskými měřítky, protože vzniklo něco, co se okamžitě nerozpadlo. (6)

Chytré řešení (7)

Ukazuje se, že v listech je speciální uspořádání nazývané Fotosyntéza II (nazvána tak proto, že byla objevena jako druhá). Na toto uspořádání narazí foton a je nasměrován na typ chlorofylu nazývaný P680. Zde vyrazí z atomu elektron a tento energií nabitý elektron nakonec způsobí vznik cukrů z CO2. Poté ale musí P680 opět doplnit ztracený elektron. A toto je právě ten velký problém u umělé fotosyntézy – chemici zatím nebyli schopni vytvořit systém, který by nahrazoval elektrony, které byly fotony vyraženy. Bez toho se fotosyntéza rychle zastaví – a tak je tu důležitá otázka, jak jsou elektrony nahrazovány?

Přicházejí ze speciálního katalytického jádra, které potřebné elektrony separují z vody, a to znovu za pomoci světla. Světlo rozštěpí dvě molekuly vody na molekulu kyslíku, čtyři elektrony a dva vodíkové ionty.

Jádro má jedinečné uspořádání atomů s neobvyklým krychlovým uspořádáním tří atomů manganu, jednoho atomu vápníku a čtyřech kyslíků, vše navázáno jen na mangan /podívejte se na nejčerstvější informace zde: Where Water Is Oxidized to Dioxygen: Structure of the Photosynthetic Mn4Ca Cluster, Science 314(5800):821-825, 3. listopad 2006; Learning how nature splits water/. Toto jádro vyprodukuje dostatek energie ve formě redoxního potenciálu, /8/ stupňovitě, pomocí absorbování čtyř fotonů.

Redoxní potenciál vody je +2,5 V, každý foton ale zvyšuje katalytický redoxní potenciál jádra o 1 V. Takže po třetím stupni už existuje dostatek energie jen pro mangan k odstranění elektronu z molekuly vody, čímž zůstane OH radikál a H+ iont. Poté se katalytické jádro dostane ke čtvrtému stupni a poskytne atomu manganu dostatek energie, aby interagoval s OH radikálem; tím vznikne vysoce reaktivní atom kyslíku a další H+ iont. V tomto okamžiku atom vápníku v krychli sehraje zásadní roli. Zadržuje další molekulu vody právě na tom správném místě, může tedy interagovat s tímto atomem kyslíku, čímž se vytvoří molekula O2, dva další H+ ionty a dva elektrony.

Jedinečné uspořádání Mn3CaO4-Mn je přítomno ve všech rostlinách, řasách a cyanobakteriích, což vnuká myšlenku, že toto uspořádání je zcela základní, nepostradatelné. Není to až tak překvapující, vždyť to musí být schopno skladovat energii od čtyř fotonů a držet vodu právě v té správné pozici. Takovéhle uspořádání musí být kompletní, jinak by vůbec nefungovalo – aby rozštěpilo vodu a nahradilo elektrony. A tak je vyloučené, aby mohlo vznikat postupně po malinkatých změnách pomocí přírodního výběru. Neboť by nekompletní polotovar byl zcela bezcenný a neprošel by selekcí.

A navíc i toto jádro by bylo neužitečné bez mnoha koordinovaných rysů. Například, jak uvedeno výše, potřebná energie by byla schopná zničit biologické molekuly. Jsou tedy zapotřebí klíčové proteiny, které musí být neustále opravovány a celý tento mechanizmus musí být rovněž přítomen. Nestabilita těchto proteinů by ve skutečnosti způsobila obtížnost vzniku struktury jádra. (9)

Jestliže ti nejinteligentnější lidští designéři nejsou schopni napodobit fotosyntézu, pak je naprosto dokonale vědecké věřit, že fotosyntéza měla ještě o mnoho více inteligentního konstruktéra. To zvláště ještě podtrhuje ten fakt, že darwinovské procesy nemohly fotosyntézu vygenerovat, protože aby fungovala, je třeba mnoho jemných mechanizmů pohromadě. (10)

Rostliny tu byly od samého počátku

Nedávné výzkumy naznačují, že i v „nejstarších“ skalách na zemi už byl kyslík, dle evolučního „datování“ jde o horniny 3,7 miliardy let staré. (11) To implikuje, že tu byly zelené rostliny, které kyslík produkovaly. Jenže evolucionisté tvrdí, že země byla bombardována meteority ještě někdy kolem 3,8 miliardy let před námi.

Tento poslední výzkum tedy ukazuje, že život existoval od okamžiku, kdy jej země mohla udržet. Není tedy žádný prostor pro „miliardy a miliardy let“ vývoje života. A tento život nebyl nějakého primitivního typu, ale byl dostatečně vyspělý, aby mohl operovat fotosyntézou. (12)

Navíc je tento poznatek zcela devastující pro teorie o chemické evoluci vedoucí ke vzniku života. (13) Slavné experimenty Stanley Millera a Harolda Ureye s výboji v plynu musí zcela vyloučit přítomnost volného kyslíku, protože kyslík ničí organické molekuly a okamžitě zastavuje jejich syntézy. Je-li však kyslík tak starý jako nejstarší horniny, neexistuje žádný geologický důkaz k existenci hypotetické redukční (bezkyslíkaté) atmosféry, která je k těmto syntézám nutná.

Další články na podobné téma:

In pursuit of plant power
Entropy at work: skeptic blunders on thermodynamics
Shining light on the evolution of photosynthesis
C4 photosynthesis—evolution or design?
Photosynthetic sea slugs
In pursuit of plant power

Odkazy:

1. Velcí ranní křesťanští autoři poukazovali na to, že skutečnost, že Bůh stvořil rostliny ještě dřív než Slunce ukazuje, že pohanské uctívání Slunce je nesmysl. Nicméně židovští i reformovaní autoři souhlasně tvrdili, že Slunce bylo stvořeno v doslovný 4. den stvoření. Viz Sarfati, J., Refuting Compromise, pp. 84–86, Master Books, Green Forest, AR, 2004.
2. Compare Knight, W., Spinach could power better solar cells, NewScientist.com news service, 21 September 2004.
3. Energie E se vztahuje k frekvenci v (ný) ve vztahu E=hv, kde h=Planckova kostanta=6.6262x10-34 Js. Foton s dostatečnou energií rozštěpit vodu bude v utrafialové oblasti elektromagnetického spektra.
4. Burke, M., Green miracle, New Scientist 163(2199):27–30, 14 August 1999.
5. Je pozoruhodné, že prostý jednobuněčný organizmus v uzlinách kořenů luštěnin používá ještě mnohem lepší mechanizmus chemické energie k rozštěpení molekuly dusíku, která je ještě pevnější než molekula vody. Viz Demick, D., The molecular sledgehammer, Creation 24(2):52–53, 2002.
6. See Ref. 3; cf. Plant energy miracle, Creation 22(1):9, 1999.
7. Hunter, Ph., Flower Power, New Scientist 182(2445):28–31, 1 May 2004.
8. Redoxní potenciál (redukčně oxidační) měří, jak silně molekula nebo iont přitahuje elektrony. Čím je síla přitahující elektrony silnější, tím je kladnější; čím je slabší, tím je zápornější. Redoxní potenciál se měří ve voltech. Redoxní potenciál vody je vysoký, potřebuje tedy být narušen vyšší energií, jako má třeba atom kyslíku, aby byl odstraněn jeden z jeho elektronů.
9. By X-ray crystallography—see Zouni, A. and six others, Crystal structure of photosystem II from Synechococcus elongatus at 3.8 Å resolution, Nature 409(6821):739–743, 8 February 2001.
10. See also Swindell, R. Shining light on the evolution of photosynthesis, Journal of Creation 17(3):74–84, 2003.
11. Rosing, M.T. and Frei, R., Prahorní sedimentární dno bohaté na uran v Grónsku-indikace více jak 3700 miliónů let kyslíkové fotosyntézy, Earth and Planetary Science Letters 217:237–244, 2004. Důkazy byly čistě jen nepřímé-poměry jistých izotopů uhlíku byly zcela typické pro fytoplankton a přítomnost uranu naznačovala, že byl transportován v roztoku okysličenou oceánskou vodou.
12. Davis, K., Photosynthesis got a really early start, New Scientist 184(2467):14, 2 October 2004 discusses evidence for photosynthetic microbes at 3.4 Ga, by evolutionary dating.
13. See for problems with chemical evolution.

PřílohaVelikost
00574-2.6.2013-zelena_energie-fotosynteza.doc59.5 KB
Průměr: 2.4 (5 votes)
Obrázek uživatele KLM

vlasta KTE a luděk

Ono archeologové ,už nehledají stopy exodu .Po I.Filkensteinově a Silbermanově "novém objevováni Bible" se už ani hledat nebude .
Nebere se ale v úvahu že nezanechali po sobě archeologické stopy protože:5. Mojžíšova 8:3, 4

KLM

Co tedy egypt zaznamenával?

Možná se to nikdy nestalo nebo bible poněkud přehání.

Jestli to nebude tím,že k tomu ve skutečnosti nikdy nedošlo.

Ach ano, já zapoměl, já jsem spíš ještě myslel na to, že takových událostí potkávalo egypt tolik, že už to pak asi nepovažovali za hodno zaznamenání. Co teda potom ti Egypťané považovali za zaznamenání hodné - války? vojenské úspěchy? povodně? co je tak důležité, aby se to zaznamenalo? V.S.

Obrázek uživatele Hrabě Monte Cristo 2011

KaTE !!!

slyšíš Liama S. ?? Crazy

------------------------------------------------------------
Přehodnocení pekla

Obrázek uživatele Luděk

Odp: egypt

Jestli to nebude tím,že k tomu ve skutečnosti nikdy nedošlo.

Luděk

Vlasta

No, me ohledne toho egypta stale schazi, ze nikdo nenasel zaznam o egyptskych ranacha o sedmi letech hladu a urody, jakoby vymreni vsech prvorozenych synu a vyjiti z egypta a zanik faraonovy armady nebyly zadne zajimave udalosti.

Možná se to nikdy nestalo nebo bible poněkud přehání.

egypt

No, me ohledne toho egypta stale schazi, ze nikdo nenasel zaznam o egyptskych ranacha o sedmi letech hladu a urody, jakoby vymreni vsech prvorozenych synu a vyjiti z egypta a zanik faraonovy armady nebyly zadne zajimave udalosti. V. S.

Hrabě

"Děkuji."
Není zač.

"A proč je tedy takový rozbor činěn u tohoto nálezu. Přesněji, proč se podobné analýzy hemoglobinu či jiných pozůstatků nedělají naprosto běžně, když to lze provést jen z kusu šutru?"
Autoři našli na nálezu rudý pigment a chtěli zjistit, co ten pigment je, proto provedli tyto analýzy a zjistili, že by to mohly být degradační pozůstatky hemoglobinu. Cílem tedy NEBYLO najít hemoglobin, ale zjistit charakter rudého pigmentu. Nevidí-li žádný výrazný pigment (jakékoliv barvy), nemají moc důvodů dělat tyto analýzy.

"Neboli, čím se liší tento kus šutru mosasaura od jiných šutrů, jiných dinosaurů......"
Čím je tento nález výjimečný/obohacující máte hnedka v abstraktu onoho článku (ke konci, začíná to větou Here we report ...).

"Že by to snad bylo tím, že podobné fragmenty se velmi špatně zachovavají. Natož 80 milionů let?"
No, atomy železa se vám zachovají poměrně velmi dobře a některé porfyrinové struktury jsou také prý poměrně velice stabilní (existují v přírodě jako geoporfyriny, viz abelsonit, ale nejsem geolog, o tomhle moc nevím). Suma sumárum si myslím, že zrovna tyto fragmenty mají šanci se zachovat.

Obrázek uživatele Hrabě Monte Cristo 2011

Liam S.

Děkuji.

Pak se ovšem vnucuje otázka, proč je k tomuto nálezu věnována taková pozornost? A proč je tedy takový rozbor činěn u tohoto nálezu. Přesněji, proč se podobné analýzy hemoglobinu či jiných pozůstatků nedělají naprosto běžně, když to lze provést jen z kusu šutru?

Neboli, čím se liší tento kus šutru mosasaura od jiných šutrů, jiných dinosaurů......

Že by to snad bylo tím, že podobné fragmenty se velmi špatně zachovavají. Natož 80 milionů let? Crazy

Big smile

------------------------------------------------------------
Přehodnocení pekla

Hrabě

"Jen dotaz. Jak se zjistí "z údajného kusu šutru", vy chytráci!. "Produkty rozpadu hemoglobinu" ???"

Nudím se, tak odpovím, i když pochybuji, že to bude mít nějaký reálný dopad. Pigmenty analyzovali přes hmoťák a XRD, přičemž detekovali deriváty porfyrinu a železo (to rovněž detekovali pomocí mikroskopie SEM-EDX). Fakt, že je to pevná fáze (šutr, chete-li) pro tyto analýzy není problém (kromě hmoťáku, tam ten vzorek museli evidentně nějak složitěji připravit/zpracovat, ale to už je detail nepodstatný pro tuto diskuzi).
To, co se na hemoglobinu rychle rozkádá, jak citujete, je jeho proteinová složka (ergo globin), přičemž v článku nikdo nepíše, že by někdo něco takového detekoval.
Stačí takto?

Obrázek uživatele Šriber

Hrabě

Některé citace z článku.

Některé účelově vybrané citace z článku a některé se "zajímavým" zvýrazněním, viz ta první. Já si dovolím ztučnit trochu něco jiného: "Posléze vědci potvrdili, že tyto zbytky jsou původní měkkou tkání mosasaurova oka"...

"Co jste zač?", zeptal se Erich postavy zahalené tmou.
"Říkají mi Šriber", zněla odpověď.

Customize This