von Dr. Dieter Brockmann
Über Jahrzehnte stellten sich Wissenschaftler die Frage, wie eine so dicht bevölkerte Lebensgemeinschaft wie die Korallenriffe in einer extrem nährstoffarmen Umgebung existieren kann. Inzwischen ist die Antwort auf diese Frage einfach: effizientes Nährstoffrecycling und das Einschleusen energiereicher Zuckerverbindungen in den Nährstoffkreislauf über die Fotosynthese machen es möglich.
Die Erfindung der Fotosynthese durch Algen und Cyanobakterien war der Ursprung des Lebens auf unserem Planeten, wie wir es heute kennen, denn während der Fotosynthese entsteht als Nebenprodukt Sauerstoff (O2), den alle Tiere und wir Menschen zum Überleben benötigen. Jedes Sauerstoffmolekül, das wir einatmen, stammt letztlich aus einem Molekül Wasser, das in der Fotosynthese umgesetzt wurde!
Erste Forschungen zur Fotosynthese
Der biochemische Prozess der Fotosynthese existiert seit ca. 3,5–4 Milliarden Jahren. Aber trotz intensiver Forschungsarbeiten ist er nach wie vor nicht vollständig verstanden. Die ersten Experimente zu seinem Verständnis wurden bereits vor 300 Jahren durchgeführt, von dem belgischen Universalwissenschaftler Jan Baptista van Helmont (1577–1644): Er pflanzte einen kleinen Weidenbaum in einen Blumentopf, nachdem er sowohl den Weidenbaum als auch die dazu benötigte Erde vorab gewogen hatte. Nach fünf Jahren, während derer van Helmont dem Baum ausschließlich Wasser, aber keine anderen Substanzen gegeben hatte, war der Weidenbaum sichtlich gewachsen. Eine Wiegung ergab, dass sein Gewicht um 74,4 kg zugenommen, die verwendete Erde dagegen nur um 57 g abgenommen hatte. Van Helmont schlussfolgerte damals fälschlich, dass die Gewichtszunahme des Baums nicht aus Substanzen der Erde stammen konnte, sondern hauptsächlich aus dem verwendeten Gießwasser (MHHE, Webseite Photosynthesis).
Ein weiteres Schlüsselexperiment führte etwa einhundert Jahre später der englische Wissenschaftler Joseph Priestley durch, dessen Hauptaugenmerk auf der Erforschung der Eigenschaften der Luft lag. Er gab einen Zweig lebender Minze in einen geschlossenen Behälter, in dem eine Kerze vorher gebrannt hatte und nach einiger Zeit erloschen war (heute wissen wir, dass die Flamme den gesamten Luftsauerstoff verbraucht und sich selbst erstickt hatte). Zehn Tage später gab Priestley eine neue brennende Kerze in diesen luftdicht verschlossenen Behälter, und siehe da, sie konnte darin weiter brennen. Joseph Priestley folgerte aus diesem Ergebnis, dass die Minze irgendetwas in die Luft abgegeben hatte, das das Erlöschen der Flamme verhinderte. Aber was konnte das gewesen sein?
25 Jahre später löste der holländische Physiker Jan Ingenhousz dieses Rätsel. Er zeigte, dass...
